PL186330B1

PL186330B1 - Sposób jednoetapowego wytwarzania pojemników z tworzywa sztucznego i urządzenie do jednoetapowego wytwarzania pojemników z tworzywa sztucznego

Info

Publication number: PL186330B1
Application number: PL98336167A
Authority: PL
Inventors: Nardi Ireneo De; Alberto Armellin; Luigi Rodighiero; Nicola Dariol
Original assignee: Sipa Spa
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2003-12-31
Also published as: EP0993361B1; ITPN970039A0; EP0993361A2; JP2002507163A; IT1294138B1; ITPN970039A1; US6409946B1; BR9809010A; WO1999001267A3; DE69804456T2; JP4009327B2; PL336167A1; ES2175746T3; MY120233A; WO1999001267A2; ATE215010T1; DE69804456D1

Abstract

1 . Sposób jed noetapow ego wytw arzania pojem ników z tworzywa sztucznego, w szczególn osci butelek, w którym do w ielow n ek ow ych form wtryskarki wtryskuje sie roztopiona zy w ice i wytw arza sie preform y, które po przetrzymaniu i schlodzeniu usuwa sie z form i przeprowadza przez etap kondycjonowania temperaturowego, a nastepnie preform y przenosi sie do rozdmuchiwarki, g d zie poddaje sie je rozdm uchiw aniu do ostatecznego ksztaltu pojemnika, przy czym form y schladza sie poprzez w ym uszenie krazenia medium chlodzacego przez przew ody chlodzace znajdujace sie w korpusie kazdej formy, zn a m ien n y tym , z e sto su je sie form y, których liczne wneki sa podzielone na szereg (n ) oddzielnych partii (A , B, N ) w nek nalezacych do tej sam ej form y........................... ........................... 11. Urzadzenie do jed n oetap ow ego wytw arzania pojem ników z tw orzywa sztucznego w szczególn osci butelek, zaw ierajace wtryskarke, w yp osazona w przynajmniej jed na form e, w yp osazon a w zesp ól chlodzacy i zawierajaca liczne w neki, w których wytw arza sie preform y oraz za w ie- rajace rozdmuchiwarke do rozdm uchiw ania preform do ostatecznego ksztaltu pojem ników, przy czym pom iedzy wtryskarka i rozdm uchiwarka znajduje sie posrednia stacja kondycjonow ania tem peraturowego, w której preformy poddaje sie kondycjonow aniu tem peraturowemu dla uzyskania przez nie temperatur o rozkladzie odpow iadajacym w zorcow em u rozkla- dow i temperatur, optym alnem u ze w zgledu na natepujaca potem faze roz- dm uchiwania, przy czym wtryskarka jest w yp osazona w zesp ól przenosni- k ow y majacy elem enty dostosow ane do transportu preform w sposób se- kw encyjny i uporzadkowany z wtryskarki poprzez posrednia stacje kondy- cjonowania tem peraturowego do rozdm uchiw arki, zn a m ien n e tym , ze liczne wneki (2) kazdej formy ( I 16) wtryskarki (1 0 ) sa pogrupowane w w iele indywidualnych partu (A , B N ) (1 2 , 13) (1 7 18) wnek. . F IG 3 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do jednoetapowego wytwarzania pojemników z tworzywa sztucznego, w szczególności butelek ztereftalanu polietylenu i polipropylenu, w zamierzeniu służących do pomieszczenia płynów, które mogą mieć dość wysoką temperaturę i/lub zawierać gazowy CO₂ (dwutlenek węgla).

W dziedzinie technologii i maszyn do wytwarzania pojemników wyżej wspomnianego rodzaju istnieje wiele opracowań i ulepszeń, mających na celu wytwarzanie coraz większych i ulepszonych pojemników, zdolnych do przechowywania zarówno płynów gorących jak i napojów gazowanych, w sposób niezawodny i wydajny pod względem kosztów, stosownie do wymaganych coraz wyższych standardów nakładanych na produkcję na wielką skalę.

Takie procesy produkcyjne, jak ogólnie wiadomo, można podzielić na dwa podstawowe typy, tj. procesy jednoetapowe i dwuetapowe.

W procesie jednoetapowym zawsze występuje nierówny rozkład ciepła w kierunku przekroju poprzecznego grubości ściany preformy, gdy tę ostatnią usuwa się z wnęki formy, do której wtryśnięto roztopioną żywicę.

Ze stanu techniki są znane rozmaite sposoby wytwarzania pojemników, w których kontroluje się odpowiednio parametry czasu i temperatury preformy usuwanej z formy wtryskowej w celu optymalizacji skojarzonych czasów cykli.

We wszystkich znanych jednoetapowych procesach wytwarzania pojemników występuje niemal niezmiennie ostateczny etap wtryskiwania pojemnika z tworzywa termoplastycznego, który jest przepuszczany przez stację kondycjonowania w celu uzyskania jednorodnej temperatury ściany pojemnika na całym jej przekroju poprzecznym, przy czym ta temperatura powinna odpowiadać zalecanej temperaturze orientacji cząsteczkowej danej żywicy termoplastycznej.

Najbardziej obecnie zalecana technika obejmuje zastosowanie procesu ciągłego wtryskiwania strumienia roztopionej żywicy i kolejnego napełniania licznych form, co opisano w opisach patentowych GB 767,164, FR 2,089,154, FR 2,114,455 i US 4,242,073.

Ponadto, ponieważ występują różnice pomiędzy wymaganiami czasowymi fazy wtryskiwania/schładzania oraz fazy rozdmuchiwania, której czas trwania może być nawet czterokrotnie krótszy niż wymagany w poprzedniej fazie wtryskiwania, zatem powszechna praktyka obejmuje zastosowanie, w urządzeniu jednoetapowym, wielu form do rozdmuchiwania, które stanowią całkowitą wielokrotność liczby odpowiednich form do wtryskiwania, tak by w ten sposób skompensować różnicę, w wymaganiach czasowych tych dwóch faz. Fazy te przebiegają w nieunikniony sposób szeregowo, a ilość form do wtryskiwania jest tak dobrana, by wytwarzać proformy w ilościach i z prędkością pozwalającą na pełne wykorzystanie form do rozdmuchiwania.

186 330

Przykłady tego rodzaju rozwiązań są przedstawione w opisach patentowych USA nr

US 4,261,949 i 4,313,720.

Tego rodzaju rozwiązanie sposobu wytwarzania pojemników, polegającego na kolejnym wtryskiwaniu i rozdmuchiwaniu w formach w liczbie będącej wielokrotnością liczby odpowiadających form wtryskowych, ogólnie ulepszono i zilustrowano w opisie patentowym USA nr 4,372,910 i opisie patentowym USA nr 4,470,796 i zastosowano w jednoetapowym urządzeniu do wtryskiwania-rozdmuchiwania, przedstawionym w wyżej wymienionym opisie patentowym USA nr 4,470,796.

Opis patentowy USA nr 4,372,910 i opis patentowy USA nr 4,470,796 ujawniają sposób i urządzenie do wytwarzania wydrążonych pojemników z tworzyw sztucznych, zwłaszcza butelek.

Przedstawiono tam jednoetapowy sposób wtryskiwania preform, które następnie kolejno rozciąga się i rozdmuchuje się do ostatecznej postaci gotowego produktu. Wspomniany sposób obejmuje możliwość przeprowadzenia ciągłego wtryskiwania, w którym roztopiony materiał podaje się kolejno do wielu form do wtryskiwania preform. Wtryskiwanie jest przeprowadzone w ten sposób, że gdy roztopiony materiał termoplastyczny wtryskuje się do pierwszej formy lub do pierwszego zestawu form, wówczas inne formy lub inne zestawy form pozostają zamknięte dzięki odpowiednim zaworom, uruchamianym w kolejności. Po wypełnieniu pierwszej formy, zamyka się ją i otwiera drugą formę dla kolejnego jej wypełnienia. Sekwencja ta powtarza się, aż wszystkie formy zostaną napełnione, po czym proces rozpoczyna się znowu od pierwszej formy, z której w tym czasie przeniesiono wytworzone w niej preformy do odpowiedniej stacji rozdmuchiwania.

Kolejność, w jakiej uruchamiane są zawory jest taka, by zapewnić ciągłe pobieranie stopionego materiału termoplastycznego tak, aby proces wtryskiwania zachodził w sposób ciągły, tj. bez przerw, z oczywistymi korzyściami roboczymi i praktycznymi.

Jedna z najbardziej znaczących zalet tego typu rozwiązania polega na tym, że wskutek znacznie dłuższego czasu trwania wtryskiwania preformy, który często jest wielokrotnością czasu rozdmuchiwania, przy końcu operacji rozdmuchiwania nie trzeba czekać na zakończenie następnej operacji wtryskiwania preformy, co mogłoby prowadzić do niepełnej wydajności stacji rozdmuchiwania, ponieważ dzięki równoległemu zwielokrotnieniu i cyklicznemu zasilaniu wielu form do wtryskiwania preform, które z kolei dostosowuje się do zasilania wielu stacji rozdmuchiwania, uzyskuje się lepsze wykorzystanie całej instalacji produkcyjnej.

Inna zaleta tego rozwiązania polega na tym, iż ciągły , proces wtryskiwania przyczynia się do pełniejszego wykorzystania instalacji.

Jednakże, tego typu znane rozwiązanie ma w praktyce wiele wad, które ograniczają stopień uzyskiwanych korzyści. Wady te są opisane we włoskim opisie patentowym nr 1,265,567 i dotyczą problemów, które zwykle powstają przy operacjach napełniania żywicą i sprężania, przeprowadzanych przez tę samą wtryskarkę, jak również związanych z tym problemów, wywoływanych przez poddanie żywicy oddziaływaniu naprężeń ścinających, tj. oddziaływaniu tarcia, co powoduje wytwarzanie acetaldehydu.

Dalsze wady instalacji o wysokiej wydajności przerobowej wynikają z faktu, iż zwiększenie liczby wnęk w każdej formie, zwiększenie liczby form, a stąd wzrost całkowitej objętości instalacji, wraz z wzrostem kosztu urządzeń sterowniczych, i w rezultacie związane z tym koszty oraz złożoność produkcji i logistyki, prowadzą do niedopuszczalnych ogólnych obciążeń, nawet wobec korzyści w postaci średniego wzrostu wydajności produkcyjnej.

Ponadto, zastosowanie większej całkowitej liczby wnęk form w takich instalacjach wymaga odpowiednio większego przepływu roztopionej żywicy, co wymaga zastosowania wtryskarki o odpowiednio większej średnicy. Jednakże stwierdzano wielokrotnie, iż w takich typach wtryskarek warstwa żywicy, mająca tendencję do rozprzestrzeniania się na wewnętrznych ściankach beczki, z których nie może być bezpośrednio wypchnięta przez ślimak, staje się wówczas tak gruba, że ma tendencję do koncentrowania się w niektórych wnękach z pominięciem innych.

Ponieważ taka żywica przesuwa się do przodu z mniejszą prędkością i znajduje się w bezpośrednim kontakcie ze ściankami grzewczymi, zatem ogrzewa się z większą intensywno6

186 330 ścią z uwagi na połączony efekt dłuższego czasu przebywania we wtryskarce i bezpośredniego kontaktu ze ściankami grzewczymi. W wyniku tego rodzaju nadmiernego efektu przegrzania występuje tendencja do wytwarzania znacznej ilości acetaldehydu, który ulega zestaleniu w określonych wnękach formy.

W ten sposób wytwarzane są preformy, w których występuje ryzyko uwolnienia do nich acetaldehydu w ilościach wychodzących poza dopuszczalne normy.

Z europejskiego opisu patentowego EP nr 0 071 258 jest znany sposób, w którym pozwala się na szybkie schłodzenie preformy w formie wtryskowej, aż jego temperatura spadnie poniżej poziomu, odpowiadającego największej prędkości krystalizacji dla danego tworzywa sztucznego. Następnie takąpreformę szybko usuwa się z formy wtryskowej, pomimo tego, że ma ona nierówny rozkład temperatury, i przenosi się do stacji przetrzymywania, znajdującej się pomiędzy formą wtryskową a stacją kondycjonowania, dla umożliwienia osiągnięcia przez preformę średniej temperatury odpowiedniej dla orientacji, i dla uwolnienia formy wtryskowej w celu umożliwienia przeprowadzenia następnej operacji wtryskiwania preformy. Tym samym uzyskuje się krótszy czas cyklu z jednoczesnym zachowaniem podstawowych właściwości otrzymywanej butelki.

Sposób ten obejmuje jednakże dodanie dodatkowej stacji, tj. stacji przetrzymującej, ze wszystkimi związanymi z tym niedostatkami natury ekonomicznej i ze wszystkimi komplikacjami produkcyjnymi wynikającymi z konstrukcji takiej stacji obejmującymi konieczność zastosowania podzespołów wkładania, usuwania, wyrzucania, napędzania i sterowania.

Celem wynalazku jest opracowanie jednoetapowego sposobu i urządzenia do wytwarzania na skalę przemysłową pojemników z żywicy termoplastycznej, które będą termicznie stabilne, zdolne do wypełniania zarówno gorącymi jak i gazowymi płynami, które zapewnią wyższy przerób przy mniejszej liczbie form, z wyeliminowaniem wyżej opisanych problemów.

Sposób jednoetapowego wytwarzania pojemników z tworzywa sztucznego, w szczególności butelek, w którym do wielownękowych form wtryskarki wtryskuje się roztopioną żywicę i wytwarza się preformy, które po przetrzymaniu i schłodzeniu usuwa się z form i przeprowadza przez etap kondycjonowania temperaturowego, a następnie preformy przenosi się do rozdmuchiwarki, gdzie poddaje się je rozdmuchiwaniu do ostatecznego kształtu pojemnika, przy czyim formy schładza się poprzez wymuszenie krążenia medium chłodzącego przez przewody chłodzące znajdujące się w korpusie każdej formy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosuje się formy, których liczne wnęki są podzielone na szereg oddzielnych partii wnęk należących do tej samej formy, przy czym wnęki należące do tej samej partii wnęk schładza się w sposób oddzielny i zróżnicowany w stosunku do wnęk należących do innych partii wnęk znajdujących się w tej samej formie.

Preformy otrzymywane z wszystkich partii wnęk należących do tej samej formy korzystnie usuwa się jednocześnie z odpowiadających im wnęk, po czym każdą indywidualną partię preform poddaje się indywidualnemu kondycjonowaniu temperaturowemu a następnie rozdmuchiwaniu.

Partie preform korzystnie poddaje się indywidualnie kondycjonowaniu temperaturowemu w kolejności uporządkowanej poprzez ustawianie indywidualnych partii preform w kolejności dojścia do stacji kondycjonowania temperaturowego po zróżnicowanym czasie (tb·. ..tn).

Wszystkie preformy wytworzone w tej samej partii wnęk korzystnie przekazuje się równocześnie do stacji kondycjonowania temperaturowego, a wszystkie preformy wytworzone w różnych partiach wnęk tej samej formy przekazuje się kolejno do stacji kondycjonowania temperaturowego aż zostanie ukończone kondycjonowanie temperaturowe wszystkich preform wszystkich partii wnęk należących do tej samej formy.

Wnęki każdej formy korzystnie wypełnia się żywicą za pomocą wtryskarki, która ma elementy do podawania strumienia roztopionej żywicy kolejno do wielu wtryskiwaczy połączonych z odpowiadającymi im formami, przy czym każdy wtryskiwacz wtryskuje zawartą w nim roztopioną żywicę do połączonej z nim formy, zaś po wypełnieniu wszystkich form, zatrzymuje się pracę wtryskarki przynajmniej do momentu usunięcia preform z formy i przygotowania jej do przyjęcia nowej porcji roztopionej żywicy.

186 330

Korzystnie stosuje się taką liczbę partii wnęk w danej formie, która jest co najwyżej równa stosunkowi czasu potrzebnego do ukończenia całego etapu wtryskiwania preform do czasu potrzebnego do ukończenia etapu rozdmuchiwania.

Preformy otrzymywane z kolejnych partii wnęk w tej samej formie korzystnie usuwa się przy różnych temperaturach, które dobiera się odpowiednio do spełnienia przez wszystkie takie preformy docelowego warunku umożliwienia wszystkim preformom osiągnięcia i stabilizacji w zasadniczo tej samej i stałej wartości temperatury podczas wspomnianych zróżnicowanych okresów przetrzymywania.

Korzystnie mierzy się temperaturę przynajmniej preformy z każdej partii wnęk każdej formy na początku etapu kondycjonowania temperaturowego i w przypadku stwierdzenia, że ta zmierzona temperatura wykracza poza wstępnie określone granice dopuszczalnej temperatury, automatycznie zmienia się warunki chłodzenia wnęk należących do partii wnęk, z których pochodziła preforma o temperaturze wykraczającej poza te granice w taki sposób, by ponownie doprowadzić temperaturę preform usuniętych z tej partii wnęk do poziomu znajdującego się w obrębie wstępnie określonych granic dopuszczalnej temperatury'.

Jako temperaturę wykorzystywaną do porównywania ze wstępnie określonymi granicami dopuszczalnej temperatury korzystnie traktuje się wartość średnią temperatur pary preform, należącej do tej samej partii preform i wykazującej największą różnicę temperatur poszczególnych preform wchodzących w skład tej pary preform w porównaniu z różnicą temperatur preform, wchodzących w skład dowolnej innej pary preform z tej samej partii preform.

Temperaturę preform korzystnie mierzy się tuż przed przeniesieniem preform do stacji kondycjonowania temperaturowego za pomocą zespołu do pomiaru temperatury, pracującego w warunkach podczerwieni.

Urządzenie do jednoetapowego wytwarzania pojemników z tworzywa sztucznego, w szczególności butelek, zawierające wtryskarkę, wyposażoną w przynajmniej jedną formę, wyposażoną w zespół chłodzący i zawierającą liczne wnęki, w których wytwarza się preformy, oraz zawierające rozdmuchiwarkę do rozdmuchiwania preform do ostatecznego kształtu pojemników, przy czym pomiędzy wtryskarką i rozdmuchiwarką znajduje się pośrednia stacja kondycjonowania temperaturowego, w której preformy poddaje się kondycjonowaniu temperaturowemu dla uzyskania przez nie temperatur o rozkładzie odpowiadającym wzorcowemu rozkładowi temperatur, optymalnemu ze względu na następującą potem fazę rozdmuchiwania, przy czym wtryskarka jest wyposażona w zespół przenośnikowy, mający elementy dostosowane do transportu preform w sposób sekwencyjny i uporządkowany z wtryskarki poprzez pośrednią stację kondycjonowania temperaturowego do rozdmuchiwarki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że liczne wnęki każdej formy wtryskarki są pogrupowane w wiele indywidualnych partii wnęk, a zespół chłodzący o znanej konstrukcji jest wyposażony w wybiórczo uruchamiane elementy chłodzące, przy czym każda z tych indywidualnych partii wnęk jest połączona z wybiórczo uruchamianymi elementami chłodzącymi zespołu chłodzącego, przystosowanymi do schładzania wnęk danej partii wnęk do tej samej temperatury, odmiennej od temperatury wnęk wszystkich pozostałych partii wnęk w formie.

W skład wybiórczo uruchamianych elementów chłodzących zespołu chłodzącego wtryskarki, przeznaczonych do selektywnego schładzania indywidualnych partii wnęk w sposób różnicowany korzystnie wchodzą liczne przewody chłodzące, utworzone w formach i połączone z podzespołem pompującym, wymuszającym przepływ medium chłodzącego przez te przewody chłodzące i zawierającym elementy regulacyjne do automatycznej kontroli temperatury.

Wtryskarka korzystnie jest wyposażona w zespół przenośnikowy zawierający elementy obsługowo-przenoszące, przystosowane do jednoczesnego usuwania preform z wnęk odpowiednich form oraz do przenoszenia preform pogrupowanych w oddzielne, indywidualne partie preform kolejno do stacji kondycjonowania temperaturowego i do wydmuchiwarki, jak również podzespół przetrzymujący, zawierający elementy przetrzymujące dostosowane do utrzymywania partii preform w trakcie ich oczekiwania na przeniesienie do stacji kondycjonowania temperaturowego.

Wtryskarka korzystnie zawiera dwie formy, z których każda jest wyposażona w dwie oddzielne, indywidualne partie wnęk.

186 330

Wnęki form korzystnie są połączone z wtryskiwaczami wtryskarki, która jest wyposażona w elementy wyłączające, zatrzymujące pracę wtryskarki w sposób przerywany.

Zespół chłodzący wtryskarki korzystnie jest wyposażony w czujniki, wykrywające temperaturę przynajmniej preformy pochodzącej z każdej indywidualnej partii preform przed ich przeniesieniem do stacji kondycjonowania temperaturowego.

Czujniki korzystnie wchodzą w skład podzespołu do automatycznej kontroli temperatury, zawierającego elementy chłodzące, powodujące selektywne schładzanie wnęk po stwierdzeniu przez czujniki obecności preformy mającej temperaturę wychodzącą, poza wstępnie określone granice dopuszczalnej temperatury.

Czujniki zespołu chłodzącego wtryskarki korzystnie są wyposażone w podzespoły czujnikowe wykrywające temperaturę dwóch różnych preform pochodzących z tej samej partii wnęk, kalkulator do automatycznego wyliczania wartości średniej z wykrytych przez czujniki temperatur dwóch różnych preform oraz podzespół porównawczy, który wykorzystuje tak wyliczoną średnią wartość temperatury jako wartość odnośną, którą porównuje ze wstępnie określoną granicą dopuszczalnych temperatur.

Czujniki korzystnie są wyposażone w podzespoły czujnikowe, wykrywające temperaturę dwóch różnych preform pochodzących z tej samej partii wnęk, wykazujących maksymalną różnicę temperatur pomiędzy sobą.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok formy urządzenia według wynalazku zawierający wnęki podzielone na partie, fig. 2 - widok układu preform usuniętych z formy przedstawionej na fig. 1, fig. 3 - schematyczny widok urządzenia według wynalazku, fig. 4 - widok ulepszonego wariantu urządzenia z fig. 3, fig. 5 - schemat układu zespołu czujnikowego do wykrywania temperatury preform przed kondycj onowaniem, a fig. 6 - rozkład temperatury różnych partii preform po ich usunięciu w tym samym czasie z tej samej formy, przy czym wspomniane preformy były wcześniej ogrzane w sposób zróżnicowany. Podstawowa cecha urządzenia według wynalazku polega zasadniczo na wyposażeniu wtryskowej formy 1, w której formowane są preformy, w wiele wnęk 2, które są zgrupowane w n partiach, A, B. ...N, które korzystnie zawierają identyczną liczbę wnęk 2 jak to przedstawiono schematycznie na fig. 1.

W tego rodzaju urządzeniu według wynalazku zastosowano wewnątrz formy układ chłodzenia, wraz ze wszystkimi skojarzonymi zespołami i przewodami, który umożliwia schłodzenie każdej ze wspomnianych n partii wnęk w zróżnicowany sposób, odpowiednio dobrany wedle potrzeb, w czasie fazy, w której roztopiona żywica schładza się i zestala we wnękach formy. Tym samym preformy usunięte z odpowiednich wnęk odpowiedniej formy, wykazują różną temperaturę, w wyniku zróżnicowania temperatury chłodzenia każdej wnęki, przy czym wspomniana temperatura jest oczywiście taka sama dla wszystkich preform należących do tej samej partii, ale jest inna dla każdej odmiennej partii.

Każda forma jest w rzeczywistości zbudowana z dwóch połówek formy, które trzeba otworzyć w celu usunięcia z nich preform.

Preformy usunięte z tej samej formy usuwa się w tym samym czasie i wykazują one, jak już wspomniano powyżej, wybiórczo zróżnicowaną temperaturę.

Cechą sposobu według wynalazku jest przeprowadzanie różnych partii tak otrzymanych preform przez uporządkowaną sekwencję przetrzymywania i przenoszenia preform do przodu partia po partii, jak to opisano bardziej szczegółowo poniżej.

Na fig. 2 pokazano partie Ap, Bp, ...Np, preform wytworzonych przez A, B, ...N wnęk. Te partie preform przesyłane są w uporządkowanej sekwencji, (np. najpierw cała partia Ap, następnie cała partia Bp, i tak dalej aż do parti Np), do wspólnej stacji kondycjonowania temperaturowego 14 i stąd według tej samej kolejności początkowej, do wspólnej stacji rozdmuchiwania (nie przedstawionej). W praktyce, wszystkie partie preform usuwa się z formy jednocześnie, a następnie ustawia w kolejce w fazie przetrzymywania oczekując na kondycjonowanie kolejnych partii. W czasie fazy przetrzymywania, preformy poddane są schładzaniu w sposób zróżnicowany, zależnie od długości rzeczywistego czasu oczekiwania, tak że im dłuższy czas oczekiwania, tym większy efekt schładzania. Należy zauważyć, iż w czasie ta186 330 kiego okresu przetrzymywania, preformy wystawione są na oddziaływanie otaczającego powietrza w temperaturze otoczenia.

W celu uzyskania najlepszego możliwego rezultatu jakościowego, faza kondycjonowania temperaturowego powinna powodować, że ostateczna temperatura preform osiąga dokładnie wstępnie określoną, stabilną wartość, niezależnie od partii, z której pochodzi dana preforma. Ponieważ faza kondycjonowania temperaturowego ma stalą charakterystykę, zatem temperatura preform przechodzących przez etap kondycjonowania powinna być stała, niezależnie od partii, z jakiej pochodzą i od momentu, w którym zaczyna się kondycjonowanie. W celu uzyskania takiego efektu i uwzględniając zróżnicowanie schładzania preform stosownie do długości czasu przetrzymywania, konieczne jest, by temperatura preform w czasie usuwania z formy, była zróżnicowana w takim stopniu, że ich późniejsze schładzanie, zależne od długości czasu przetrzymywania odpowiadającego szczególnej partii preform, spowoduje doprowadzenie ostatecznej temperatury wspomnianych preform, tj. temperatury preform na początku fazy kondycjonowania, dokładnie do stałej wartości T°c dla wszystkich preform wszystkich partii, niezależnie od położenia w sekwencji podczas fazy kondycjonowania i od długości czasu przetrzymywania, to znaczy czasu schładzania naturalnego.

Schładzanie wnęk musi mieć zatem na celu umożliwienie osiągnięcia odpowiednio zróżnicowanej temperatury preform usuwanych z wnęk. Takie zróżnicowanie zależy zasadniczo, zarówno od długości czasu przetrzymywania, w czasie którego zachodzi schładzanie naturalnego jak i od ostatecznej temperatury, która musi być zbieżna z początkową temperaturą fazy kondycjonowania.

Sposób według wynalazku jest zatem oparty na połączeniu zróżnicowanego schładzania wnęk formierskich (przy równoczesnym usuwaniu wszystkich preform z wnęk formy) z kolejnym przekazywaniem preform, partia po partii, do fazy kondycjonowania temperaturowego, przy czym to zróżnicowane schładzanie wnęk formierskich regulowane jest tak, by umożliwić każdej preformie dojście do początku fazy kondycjonowania w tej samej temperaturze, przez odpowiednie regulowanie czasu przetrzymywania i wynikającego zeń naturalnego schładzania każdej preformy.

Dla wyjaśnienia tego aspektu, należy się odnieść do wykresu przedstawionego na fig. 6, na którym czas przetrzymywania t każdej partii preform pomiędzy momentem usunięcia z formy a początkiem fazy kondycjonowania podany jest na osi odciętych, zaś temperatura T korpusów preform po ich usunięciu z formy wtryskowej podana jest na osi rzędnych. T°c oznacza temperaturę wszystkich partii preform rozpoczynających fazę kondycjonowania temperaturowego, która to faza jest jednakowa dla wszystkich partii preform, jak również jednakowa jest temperatura wszystkich partii preform, przekazywanych do etapu wydmuchiwania.

Różne linie krzywe pokazane na wyżej wspomnianym wykresie z fig. 6 reprezentują wzorcową temperaturę oddzielnych partii Ap, Bp,...Np preform.

Przy założeniu, iż temperatura pierwszej partii Ap preform jest dokładnie równa temperatura T^oc, którą powinna osiągnąć ta partia preform, gdy wchodzi do stacji kondycjonowania temperaturowego, jak to ma miejsce w tradycyjnym sposobie, ta pierwsza partia Ap preform nie musi przechodzić przez żadną fazę przetrzymywania. Wykres temperatury dla partii Ap oznaczona jest przez punkt o współrzędnych odpowiadających początkowemu czasowi to i temperaturze T°_c, którą mają osiągnąć preformy, wchodzące do stacji wydmuchiwania.

Następna partia Bp preform musi przejść przez fazę przetrzymywani a w okresie czasu tb, który jest równoważny czasowi przejścia fazy kondycjonowania przez partię Ap. W czasie tego czasu przetrzymywania tb partia Bp preform ulega naturalnemu schładzaniu i dlatego musi zostać usunięta z formy wtryskowej przy wyższej temperaturze Tb preform tak, aby przy końcu czasu przetrzymywania tb ich temperatura ustaliła się na tym samym poziomie temperatury T°c wymaganym przy wejściu preform do stacji wydmuchiwania.

Taka sama sytuacja zachodzi dla następnych partii ..Np preform, które z uwagi na fakt, iż muszą przejść przez fazy przetrzymywania przez odpowiednio dłuższe okresy przetrzymywania ...t_n, muszą wchodzić z formy wtryskowej przy odpowiednich, stopniowo wzrastających temperaturach ...Tn, jak pokazano na wykresie z fig. 6.

186 330

Stosowane określenie „partia preform” obejmowało założenie, że takie partie w rzeczywistości zawierają wiele preform dla wykorzystania każdej pojedynczej formy maksymalnym możliwym stopniu, ale oczywiście należy uwzględnić, iż w wyjątkowych przypadkach, dowolna taka partia może również zawierać pojedynczą wnękę/preformę.

Oczywiście korzystne są formy, które zawierają możliwie największą liczbę wnęk. Liczba ta jest jednak ograniczona technicznie przez takie czynniki jak rozmiar, koszt i łatwość obsługi tej samej formy, jej wymienialność, możliwość równoczesnego i równomiernego wypełnienia wszystkich wnęk, oraz przez wiele innych czynników, które wyznaczają granice rzeczywistego rozmiaru formy i liczby wnęk.

Na fig. 3, pokazano schemat urządzenia według wynalazku. Jak przedstawiono, wtryskarka 10 zasila formę 1 przez przewód 11, który może być wyposażony w dodatkowe wtryskiwacze (ślimaki) (nie przedstawione). Forma 1 jest wyposażona w dwie oddzielne partie wnęk 12,13.

Dwie partie preform, usuwanych w tym samym czasie z wnęk 12, 13, ustawia się w odpowiednich sekcjach przetrzymywania 12A i 13a, gdzie pozwala się na ich naturalne schłodzenie przed przeniesieniem do stacji kondycjonowania temperaturowego 14, i ostatecznie do stacji rozdmuchiwania (nie przedstawionej).

Z pokazanego schematu wynika, iż ze względu na fakt, że ogólny czas zajmowania form wtryskowych przez preformy stanowi w przybliżeniu czterokrotność czasu rozdmuchiwania, i że pojedyncza faza wtryskiwania dwóch partii preform do wnęk zajmuje ten sam czas, który jest potrzebny do wtryskiwania tworzywa do formy mającej pojedynczą partię wnęk, wtryskarka musi pracować w trybie pracy przerywanej, a zatem musi zatrzymywać się okresowo po wypełnieniu pojedynczej formy w celu umożliwienia zestalenia się i schłodzenia wtryśniętej roztopionej żywicy, jak również w celu umożliwienia prawidłowego i kompletnego cyklu pracy wszystkich różnych znanych podzespołów uruchamiających i napędowych, (tj. zespołu rozwierania formy, zespołu obróbczego, zespołu wyrzucania/usuwania preform, zespołu przenoszącego itp.).

Z uwagi na wyżej wspomniane fakty jasno wynika, iż stacje kondycjonowania temperaturowego/rozdmuchiwania przeprowadzają dwa cylde robocze w tym samym czasie, w którym trwa cykl całej operacji wtryskiwania/chłodzenia/usuwania preform, przy czym w wyniku różnic czasu trwania cykli przeprowadzonych przez różne urządzenia, podzespoły odpowiedzialne za kondycjonowanie i rozdmuchiwanie pozostają praktycznie nieruchome i nieużywane przez połowę czasu. Należy zauważyć, iż taki układ może być szczególnie korzystny, gdy wytwarza się butelki przy dość niskich prędkościach produkcji. W takich przypadkach, może być dopuszczalna, nawet względna niższa wydajność powodowana przez wspomniane wyżej problemy związane z czasem przestoju, ponieważ jest ona ogólnie kompensowana przez znaczne uproszczenie ogólnej konstrukcji wyposażenia i w znaczący wpływ oszczędnościowy na koszty ogólne.

Jednakże, w celu wyeliminowania takiego spadku wydajności z uwagi na przestoje, zaproponowano układ urządzenia według wynalazku, przedstawiony schematycznie na fig. 4. Układ taki różni się od przedstawionego na fig. 3 tym, że dodano tu dodatkową formę 16, która jest podobna do wyżej opisanej formy 1 i zawiera dwie partie wnęk, odpowiednio 17 i 18, jak również dodatkowe dwie sekcje przetrzymywania 17a i 18a, które są podobne do wyżej opisanych sekcji przetrzymywania 12a i 13a. W tym przypadku, stacje kondycjonowania temperaturowego i rozdmuchiwania są eksploatowane w sposób ciągły, ponieważ po obróbce czterech kolejnych partii preform wytworzonych przez dwie formy, stacje te są natychmiast dostępne dla obróbki czterech następnych partii preform, wytworzonych w tym czasie przez te dwie formy w kolejnej operacji wtryskiwania.

Taki układ wydaje się szczególnie korzystny, ponieważ łączy znaczne zwiększenie wydajności z niezmienioną prostotą budowy wyposażenia. Ta wydajność może być w praktyce podwojona przez dodanie tej dodatkowej formy 16, poza koniecznymi regulacjami i wymaganiami konfiguracyjnymi w związku z koniecznymi do zastosowania zespołami sterowniczymi i napędowymi.

186 330

Największy zakres wykorzystania wynalazku, polegający na zwielokrotnieniu liczby partii przypadających na każdą formę, z jednoczesną możliwością wykorzystania kilku form, ma techniczne i ekonomiczne ograniczenie w zwiększonej złożoności form i związanych z tym zwiększonych kosztów ich wykonania, w jakości wypełniania i wymienialności form oraz w koniecznym do zastosowania zespole sterowniczym i napędowym.

Rozmaite zespoły sterownicze i napędowe, wymagane do zwierania i rozwierania form, usuwania preform z form, przenoszenia i umieszczania preform tej samej partii w zespole do równoczesnego przenoszenia wszystkich preform do stacji kondycjonowania i rozdmuchiwania są znane, jednakże mogą być realizowane w różnorodnych postaciach roboczych.

Jeśli chodzi o wybiórcze schładzanie rozmaitych stref tej samej formy w zróżnicowany sposób, to zagadnienie to nie wchodzi w zakres wynalazku, ponieważ można je realizować na wiele sposobów, z których najprostszy polega na zastosowaniu, wewnątrz korpusu formy, wielu przewodów tak, aby otaczały pojedynczą wnękę, i powodowaniu przepływu medium przez te przewody, przy czym ten przepływ jest odpowiednio regulowany poprzez regulację termostatyczną odpowiednio do temperatury, do której muszą zostać schłodzone wnęki odpowiadające tym przewodom.

W trakcie intensywnych doświadczeń przeprowadzonych na prototypach, stwierdzono, iż zmienne zewnętrzne, takie jak na przykład temperatura pomieszczenia, typ stosowanej żywicy, temperatura wtryskiwania żywicy, w stanie roztopionym, bezwładność cieplna formy itp. mogą powodować zmienność temperatury preform, wchodzących do stacji kondycjonowania temperaturowego.

Na fig. 5, pokazano-rozwiązanie, w którym taką niedogodność eliminuje się przez wykrywanie temperatury preform, przed etapem kondycjonowania, przez znany per se zespół czujników 21, 22, które wykrywają temperaturę mieszczącą się wewnątrz albo poza wstępnie określonymi granicami, i w którym jest zastosowany działający na zasadzie sprzężenia zwrotnego zespół regulacyjny, który w odpowiedzi na wykrytą temperaturę oddziaływuje na zespół chłodzący, podłączony do wnęk tych form, z których usunięto preformy, których temperatura, w taki sposób wykryta, wykracza poza wspomniane wstępnie określone granice.

W ten sposób, gdy tylko stwierdzone zostanie odchylenie temperatury preform od dopuszczalnej wartości wówczas taki zespół regulacyjny interweniuje automatycznie i powoduje odpowiednią modyfikację temperatury poprzez oddziaływanie na zespół chłodzący.

Dokładność takiego zakresu odchylenia, tj. stopień akceptowalnego odchylenia temperatury od wstępnie ustalonych wartości, można oczywiście utrzymywać w bardzo ścisłych granicach, a w każdym przypadku wewnątrz zakresu tolerancji temperatury preform bez żadnego ryzyka rzeczywistego wpływania na ostateczny wynik.

W celu polepszenia reakcji na stwierdzenie odchylenia temperatury preform od wartości pożądanej, jak również dla uzyskania większej jednorodności temperatury preform należących do tej samej partii korzystne jest, by zespoły czujników 21, 22 wykrywające temperaturę preform przed etapem kondycjonowania, były tak dostosowane, aby mogły wykrywać temperaturę tych preform, które są termicznie najbardziej „oddalone” od siebie, tj. tej pary preform w tej samej partii, która wykazuje największą różnicę temperatury w porównaniu z dowolną inną parą preform w tej samej partii. Fachowość z tej dziedziny ma możliwość identyfikacji wnęk, a co za tym idzie, par preform, które wykazują taką właściwość nawet przy pomocy prostych pomiarów.

186 330

β.

CC

FIG.

186 330

LD

186 330

— 0	θ 0-0-θ 0-θθθ;
	τθ-θ-θ-ΘΘΌ
	θ θ- -θ - θ -θ-θ-θ-θ-	θθ-θθ- θ - θθ -07
		ι______________________________
	ι ί ι ι ι ι ι i	1 1 1 1 1 ί 1 I
	ί ί ί ΐ ι i i i θ θ -θ - θ θ-θ-θ-θ-	ί ί ί ί ΐ ι i i -ΘΌ-Θ-Θ-Θ-Θ-Ό-Θ;
		^Ν..............

FiG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób jednoetapowego wytwarzania pojemników z tworzywa sztucznego, w szczególności butelek, w którym do wielownękowych form wtryskarki wtryskuje się roztopioną żywicę i wytwarza się preformy, które po przetrzymaniu i schłodzeniu usuwa się z form i przeprowadza przez etap kondycjonowania temperaturowego, a następnie preformy przenosi się do rozdmuchiwarki, gdzie poddaje się je rozdmuchiwaniu do ostatecznego kształtu pojemnika, przy czym formy schładza się poprzez wymuszenie krążenia medium chłodzącego przez przewody chłodzące znajdujące się w korpusie każdej formy, znamienny tym, że stosuje się formy, których liczne wnęki są podzielone na szereg (n) oddzielnych partii (A, B, N) wnęk należących do tej samej formy, przy czym wnęki należące do tej samej partii wnęk schładza się w sposób oddzielny i zróżnicowany w stosunku do wnęk należących do innych partii wnęk znajdujących się w tej samej formie.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że preformy otrzymywane z wszystkich partii wnęk należących do tej samej formy usuwa się jednocześnie z odpowiadających im wnęk, po czym każdą indywidualną partię preform poddaje się indywidualnemu kondycjonowaniu temperaturowemu a następnie rozdmuchiwaniu.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że partie preform poddaje się indywidualnie kondycjonowaniu temperaturowemu w kolejności uporządkowanej poprzez ustawianie indywidualnych partii preform w kolejności dojścia do stacji kondycjonowania temperaturowego po zróżnicowanym czasie (tb t_n).
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wszystkie preformy wytworzone w tej samej partii wnęk przekazuje się równocześnie do stacji kondycjonowania temperaturowego, a wszystkie preformy wytworzone w różnych partiach wnęk tej samej formy przekazuje się kolejno do stacji kondycjonowania temperaturowego aż zostanie ukończone kondycjonowanie temperaturowe wszystkich preform wszystkich partii wnęk należących do tej samej formy.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że wnęki każdej formy wypełnia się żywicą za pomocą wtryskarki, która ma elementy do podawania strumienia roztopionej żywicy kolejno do wielu wtryskiwaczy połączonych z odpowiadającymi im formami, przy czym każdy wtryskiwacz wtryskuje zawartą w nim roztopioną żywicę do połączonej z nim formy, zaś po wypełnieniu wszystkich form, zatrzymuje się pracę wtryskarki przynajmniej do momentu usunięcia preform z formy i przygotowania jej do przyjęcia nowej porcji roztopionej żywicy.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że stosuje się taką liczbę partii wnęk w danej formie, która jest co najwyżej równa stosunkowi K czasu potrzebnego do ukończenia całego etapu wtryskiwania preform do czasu potrzebnego do ukończenia etapu rozdmuchiwania.
7. Sposób według zastrz. 3 albo 4, albo 6, znamienny tym, że preformy otrzymywane z kolejnych partii wnęk w tej samej formie usuwa się przy różnych temperaturach (To, Tb...T_nn, które dobiera się odpowiednio do spełnienia przez wszystkie takie preformy docelowego warunku umożliwienia wszystkim preformom osiągnięcia i stabilizacji w zasadniczo tej samej i stałej wartości temperatury (T°c) podczas wspomnianych zróżnicowanych okresów przetrzymywania.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że mierzy się temperaturę przynajmniej preformy z każdej partii wnęk każdej formy na początku etapu kondycjonowania temperaturowego i w przypadku stwierdzenia, że ta zmierzona temperatura wykracza poza wstępnie określone granice dopuszczalnej temperatury, automatycznie zmienia się warunki chłodzenia wnęk należących do partii wnęk, z których pochodziła preforma o temperaturze wykraczającej poza te granice w taki sposób, by ponownie doprowadzić temperaturę preform usuniętych

186 330 z tej partii wnęk do poziomu znajdującego się w obrębie wstępnie określonych granic dopuszczalnej temperatury.
9. Sposób wedhig zestu. z, znamienny tym, że jako temkeraturę wykorzystywaną yo porównywania ze wstępnie określonymi granicami dopuszczalnej temperatury traktuje się wartość średnią temperatur pary preform, należącej do tej samej partii preform i wykazującej największą różnicę temperatur poszczególnych preform wchodzących w skład tej pary preform w porównaniu z różnicą temperatur preform, wchodzących w skład dowolnej innej pary preform z tej samej partii preform.
10. Sposób według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że temperaturę preform mierzy się tuż przed przeniesieniem preform do stacji kondycjonowania temperaturowego za pomocą zespołu do pomiaru temperatury, pracującego w podczerwieni.
11. Urządzenie do jednoetapowego wytwarzania pojemników z tworzywa sztucznego, w szczególności butelek, zawierające wtryskarkę, wyposażoną w przynajmniej jedną formę, wyposażoną w zespół chłodzący i zawierającą liczne wnęki, w których wytwarza się preformy, oraz zawierające rozdmuchiwarkę do rozdmuchiwania preform do ostatecznego kształtu pojemników, przy czym pomiędzy wtryskarką i rozdmuchiwaną znajduje się pośrednia stacja yondycjenowania temperaturowego, w której preformy poddaje się kendycjonewaniu temperaturowemu dla uzyskania przez nie temperatur o rozkładzie odpowiadającym wzorcowemu rozkładowi temperatur, optymalnemu ze względu na natępującą potem fazę rozdmuchiwania, przy czym wtryskarka jest wyposażona w zespół przenośnikowy, mający elementy dostosowane do transportu preform w sposób sekwencyjny i uporządkowany z wtryskarki poprzez pośrednią stację konSycjenowania temperaturowego do rozdmuchiwani, znamienne tym, że liczne wnęki (2) każdej formy (1, 16) wtryskarki (10) są pogrupowane w wiele indywidualnych partii (A, B...N) (12, 13) (17, 18) wnęk, a zespół chłodzący o znanej konstrukcji jest wyposażony w wybiórczo uruchamiane elementy chłodzące, przy czym każda z tych indywidualnych partii wnęk (2) jest połączona z wybiórczo uruchamianymi elementami chłodzącymi zespołu chłodzącego, przystosowanymi do schładzania wnęk danej partii wnęk do tej samej temperatury, odmiennej od temperatury wnęk wszystkich pozostałych partii wnęk w formie (1,16).
12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że w skład wybiórczo uruchamianych elementów chłodzących zespołu chłodzącego wtryskarki (10), przeznaczonych do selektywnego schładzania indywidualnych partii wnęk w sposób różnicowany wchodzą liczne przewody chłodzące, utworzone w formach (1, 16) i połączone z podzespołem pompującym, wymuszającym przepływ medium chłodzącego przez te przewody chłodzące i zawierającym elementy regulacyjne do automatycznej kontroli temperatury.
13. Urządzenie według zastrz. 11 albo 12, znamienne tym, że wtryskarka (10) jest wyposażona w zespół przenośnikowy zawierający elementy obsługowo-przenoszące, przystosowane do jednoczesnego usuwania preform z wnęk odpowiednich form oraz do przenoszenia preform pogrupowanych w oddzielne, indywidualne partie preform kolejno do stacji kondyc^nowania temperaturowego i do wydmuchiwarki, jak również podzespół przetrzymujący (12a, 13a, 17a, 18a), zawierający elementy przetrzymujące dostosowane do utrzymywania partii preform w trakcie ich oczekiwania na przeniesienie do stacji kendycjonewania temperaturowego (14).
14. Urządzenie według zastrz. 11 albo 12, znamienne tym, że wtryskarka (10) zawiera dwie formy (1, 16), z których każda jest wyposażona w dwie oddzielne, indywidualne partie (12,13), (17, 18) wnęk.
15. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że wnęki (2) form (1, 16) są połączone z wtryskiwaczami wtryskarki (10), która jest wyposażona w elementy wyłączające, zatrzymujące pracę wtryskarki (10) w sposób przerywany.
16. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że zespół chłodzący wtryskarki (10) jest wyposażony w czujniki (21, 22), wykrywające temperaturę przynajmniej preformy pochodzącej z każdej indywidualnej partii (A, B,...N), (12, 13), (17, 18) preform przed ich przeniesieniem do stacji kondycjonowania temperaturowego (14).
17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że czujniki (21, 22) wchodzą w skład podzespołu do automatycznej kontroli temperatury, zawierającego elementy chłodzą4

186 330 ce, powodujące selektywne schładzanie wnęk (2) po stwierdzeniu przez czujniki (21, 22) obecności preformy mającej temperaturę wychodzącą poza wstępnie określone granice dopuszczalnej temperatury.
18. Urządzenie według zastrz. 16 albo 17, znamienne tym, że czujniki (21, 22) zespołu chłodzącego wtryskarki (10) są wyposażone w podzespoły czujnikowe wykrywające temperaturę dwóch różnych preform pochodzących z tej samej partii wnęk, kalkulator do automatycznego wyliczania wartości średniej z wykrytych przez czujniki (21, 22) temperatur dwóch różnych preform oraz podzespół porównawczy, który wykorzystuje tak wyliczoną średnią wartość temperatury jako wartość odnośną, którą porównuje ze wstępnie określoną granicą dopuszczalnych temperatur.
19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że czujniki (21, 22) są wyposażone w podzespoły czujnikowe, wykrywające temperaturę dwóch różnych preform pochodzących z tej samej partii wnęk, wykazujących maksymalną różnicę temperatur pomiędzy sobą.