WO1995003931A1 - Verfahren zur cryogenen herstellung von blasformteilen aus kunststoff - Google Patents

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WO1995003931A1
WO1995003931A1 PCT/EP1994/002498 EP9402498W WO9503931A1 WO 1995003931 A1 WO1995003931 A1 WO 1995003931A1 EP 9402498 W EP9402498 W EP 9402498W WO 9503931 A1 WO9503931 A1 WO 9503931A1
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blow
dried
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dry
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PCT/EP1994/002498
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Olaf Babel
Hans Erler
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Air Products Gmbh
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    • B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
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    • B29C49/64—Heating or cooling preforms, parisons or blown articles
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    • B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/4239—Avoiding condense, e.g. on cooled mould surfaces

Definitions

  • the invention relates to a method for the cryogenic production of blow molded parts from plastic according to the preamble of claim 1.
  • Blow molded parts made of plastic are used in particular in the packaging industry for packaging materials of all kinds. Blow molded parts of this type are produced according to the prior art using various techniques.
  • DE 21 60 854 C3 discloses a method for cooling a hollow body made of thermoplastic material produced by the blow molding process within a blow mold, in which a cooling medium consisting of air and water is quenched and injected under high pressure into a molded blow molded part, whereby an explosive adiabatic expansion of the cooling medium is caused in the hollow body and fine ice crystals form which are deposited on the wall of the blow molded part and cool it. It is clear that when water is used in the cooling medium there is an increased risk of ice crystal formation in the area of the blow mandrel or in the blow mold, with which the disadvantages mentioned above also occur. Here, too, the cycle times and the quality of the blow molded parts produced are not convincing.
  • the inflation of a blow molded part is carried out in such a way that carbonic acid is introduced into the molded part via feed lines in order to inflate the blow molded part.
  • a further supply line is used Coolant is led into cavities in the blow mold in order to cool or solidify the inflated blow molded part.
  • the device according to DE 33 37 651 C2 has two blow mold halves with a relatively small mass, which can be enclosed by heat mold halves with a larger mass, in order to be able to cool the blow mold part located in the blow mold quickly due to the large mass of the heat mold halves.
  • the cooling temperature also not being able to be set sufficiently low.
  • a method is also known from DE 28 17 472 C2, in which blow-molded parts are inflated or cooled from the inside by means of a mixture of cold air and water, the disadvantages listed above arising.
  • the classic ram air process with the exclusive cooling of the blow molding by the cooled tool or blow mold has its limits with regard to the coolant temperature in any case, since otherwise there must be intolerable condensation effects on the cold tool.
  • the invention has for its object to propose a cryogenic process for producing blow mold parts made of plastic; in particular, a method according to the invention with improved cycle time at reduced blow mold part costs should preferably be proposed for the production of bulky blow mold parts.
  • the advantages to be achieved with the invention are based on the fact that air is used as the blowing medium and is dried before being introduced into the preform. Furthermore, cryogenic, dry air is introduced into the inflated preform or the blow molding in order to cool the inflated preform or the blow molding. In addition, while the blow mold is open, the blow mold and / or the blow mandrel are flushed with, or flushed with, dry, warm air.
  • the interior of the blow mold is simultaneously subjected to dry, in particular warm, air, so that the humidity of the room air cannot condense even on the cold internal contours of the blow mold, which on the one hand affects the quality the molded part surface is important and on the other hand enables lower coolant temperatures for the blow molding cooling or tool cooling.
  • liquid nitrogen to be used for cooling the dry air for further uses, for example as a mixed gas or purge gas, in particular in fluorination processes, the pressure of the gaseous nitrogen formed during the cooling being adapted to the subsequent processes can.
  • blowing mandrel cooling with water is generally avoidable.
  • the method according to the invention enables a surprisingly short cycle time, which is impressive Is shortened, namely about 40% and more, and is exemplary in terms of reproducibility.
  • the liquid nitrogen for the generation of the necessary low temperature of the dry air is first used technologically as a coolant and then as a warm dry inert gas, a significant improvement in terms of economy is achieved.
  • the required shortening of the cycle time or the increase in output of the blow molding machine set up for the process according to the invention can be achieved by controlling the difference in pressures before and after the blow mold, controlling the temperature of the dry air and Control of the purge time with the dry air, the required process parameters are determined.
  • the high rate of increase in the cycle time to be achieved according to the invention means that a higher nitrogen consumption in kilograms of nitrogen per kg of plastic mass is required, the optimum being specific to the molding, tool and blow molding machine.
  • Compressed air can preferably also be used.
  • the blow mold and the blow mandrel are flushed or flushed with dry, warm air after the one and before the subsequent blow process, while the blow mold is open, the blow mold also being flushed through the blow mandrel. By rinsing the blow mold through the blow mandrel, it is possible to keep the blow mold free of condensate as well as to keep the blow mandrel free of condensate and ice.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a system designed for the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a partial section of the detail X from FIG. 1, which in particular shows the design of the blow dome in a sectional view.
  • FIG. 1 shows a system which is suitable for carrying out the method according to the invention or a method variant of the present invention.
  • An air stream in particular compressed air, is introduced into a pressure-controlled drying device 3 and dried there.
  • the drying device 3 can have two adsorbers, in particular bed adsorbers, one of which is used for drying, while the other bed adsorber is regenerated.
  • the regeneration can be carried out by relaxing the adsorber and simultaneously Flow can be carried out with dry air.
  • the switching intervals are determined by the adsorption capacity of the adsorbent and are fixed in time.
  • all types of drying devices are suitable, although tandem bed adsorbers 3 are preferred. Since the drying devices are contained in different designs in the prior art, a further detailed explanation of the drying device 3 is unnecessary.
  • the air or compressed air dried in the drying device 3 is passed into a recuperator or a pre-cooler 4, where the dried air is pre-cooled.
  • This precooling process is carried out in the heat exchange with a nitrogen coming from a low-temperature cooler 5, which is already slightly preheated.
  • the pre-cooled and dried compressed air is then cooled in the low-temperature cooler 5 to the predetermined target temperature of about -50 ° C to about - 170 ° C, preferably -90 ° C to -170 ° C, the in the low-temperature cooler 5 in indirect heat exchange to the compressed air liquid nitrogen is evaporated and preheated, in order to then be passed to the recuperator 4 for precooling the compressed air.
  • the nitrogen can be warmed up to -180 ° C to -196 ° C, or, if necessary, far beyond.
  • a magnetic control valve MV1 is opened or closed with the aid of a temperature measuring point TIC1 in accordance with a target / actual value comparison.
  • the temperature measured at the temperature measuring point TIC1 and the predetermined target temperature of the dried, cryogenic compressed air are used by appropriate control electronics for controlling the solenoid control valve MV1.
  • the solenoid valve MVl is connected to a storage tank via a vacuum-insulated line 1 connected for liquid nitrogen. If the valve MV1 is opened, liquid nitrogen enters the low-temperature cooler 5, in which an indirect heat exchange takes place. The liquid nitrogen evaporates and heats up, while at the same time extracting the heat from the warm or pre-cooled air or compressed air. The nitrogen supply and thus the heat exchange are controlled so that the target temperature of the dried compressed air can be maintained.
  • the evaporated nitrogen passes through the pre-cooler 4 and via the check valve RK1 to a buffer 9 which can be connected to the works network.
  • the nitrogen can be stored here for further use.
  • monitoring is also carried out via a temperature measuring point TTC2 in the line to the "buffer".
  • the dry, cryogenic air extracts its thermal energy from the molded part 8 by the air heating up. At the same time, the molded part 8 is cooled.
  • the pressure relief valve DMVl enables the necessary internal pressure to be set to maintain, which ensures that no contractions of the molded part 8 occur or an optimal pressure on the blowing tool 7 is accomplished, whereby the external cooling is better to use.
  • the air volume can also be determined using the set differential pressure, which can be influenced by the pressure relief valve DMVl.
  • valves MV3 and MV4 are closed again.
  • the valve MV5 is opened to relax the air from the inflated molding 8.
  • the blow mold 7 is then opened in order to release the cooled blow molding 8.
  • the valve MV5 is closed again, and at the same time the valve MV6 is opened.
  • dry air now flows through the dome and the inner walls of the blowing tool 7. The quantity can be determined depending on the back pressure via the pressure control valve DMV2.
  • the overall geometry of the detail X of the blower dome 15 with the parts 11, 12, 13, 14 is carried out in such a way that a two-pipe system consisting of an inner pipe 14 for providing the cooling air and an outer pipe 13 for realizing the inflation or purging is present. Flushing the outer tube 13 while the tool is open prevents water from the room air from freezing to the inner nozzle of the inner tube 14, which determines the direction of the cold air. In addition, freezing of water from the room air in the exhaust pipe 10, the outer pipe 13 and the connecting pipe 11 is prevented. A narrowing of the cross-section is no longer possible.
  • the blowing tool 7 can advantageously also be rinsed between the blowing processes via the blowing dome 15 in order to prevent condensation from precipitating or freezing out.
  • the amount of the advantageous dry air flow according to the invention is determined in such a way that there is sufficient protection against condensation on the inner walls of the blow mold.
  • By varying the amount of cold air, the cooling time and the cold air temperature it is possible to optimally adapt to the performance reserves of the reflow expander (not shown).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur cryogenen Herstellung von Blasformteilen aus Kunststoff, wobei Luft als Blasmedium in einen in einer Blasform befindlichen Vorformling (8) geleitet wird, und der im heißen Zustand verformbare Vorformling (8) über einen Blasdorn (15) mit der Luft aufgeblasen wird, um anschließend mit einer getrockneten, kühleren Luft gekühlt zu werden; erfindungsgemäß wird die als Blasmedium eingesetzte Luft vor dem Einleiten in den Vorformling getrocknet, und die getrocknete Luft wird als tiefkalte Luft zwischen ca. -50 °C und ca. -170 °C in den aufgeblasenen Vorformling eingeleitet, um diesen abzukühlen; die Blasform und/oder der Blasdorn (45) werden, während die Blasform geöffnet ist, mit trockener, vorzugsweise warmer Luft umspült, bzw. durchgespült.

Description

Verfahren zur cryogenen Herstellung von Blasformteilen aus Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur cryogenen Herstellung von Blasformteilen aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus Kunststoff hergestellte Blasformteile werden insbesondere in der Verpackungs¬ industrie zur Verpackung von Materialien unterschiedlichster Art verwendet. Derartige Blasformteile werden gemäß dem Stand der Technik mit verschiedenen Techniken hergestellt.
So ist es bspw. aus der DE 18 16 771 B2 bekannt, Blasformteile nach dem Stauluftverfahren aufzublasen und lediglich mit der Werkzeugkühlung abzukühlen. Bei sehr dünnwandigen Blasformteilen ist dieses klassische Verfahren auch heute noch sehr effektiv. Bei dickwandigen Formteilen hat dieses Verfahren allerdings den Nachteil langer Zykluszeiten. Zudem können durch den Niederschlag von Feuchtigkeit in oder an der Blasform Verformungen der herzustellenden Blasformteile entstehen, wobei außerdem häufig eine nachteilige Beeinflussung der Oberflächenqualität der Blasformteile auftritt (Apfelsinenhaut- Effekt).
Aus der DE 21 60 854 C3 ist ein Verfahren zum Kühlen eines nach dem Blasver¬ fahren hergestellten Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff innerhalb einer Blasform bekannt, bei dem ein aus Luft und Wasser bestehendes Kühlmedium abgeschreckt und unter einem hohen Druck in ein ausgeformtes Blasformteil eingespritzt wird, wodurch im Hohlkörper eine explosionsartige adiabatische Expansion des Kühlmediums hervorgerufen wird und sich feine Eiskristalle bilden, die sich an der Wand des Blasformteils niederschlagen und dieses kühlen. Es ist klar, daß es bei der Verwendung von Wasser im Kühlmedium zu einer erhöhten Gefahr von Eiskristallbildung im Bereich des Blasdorns bzw. in der Blasform kommt, womit die zuvor aufgeführten Nachteile ebenfalls auftreten. Auch hier sind die Zykluszeiten und die Qualität der erzeugten Blasformteile nicht überzeugend.
Bei einem weiteren Verfahren gemäß der DE 24 42 254 B2 wird einem Blasgas aus Stickstoff oder Argon zeitweise Druckluft zugegeben, und vor Erreichen des endgültigen Aufblasdruckes wird die zusätzliche Zufuhr von Druckluft unterbrochen. Auch hier treten die oben aufgeführten Nachteile auf. Auch aus der DE 22 23 580 C3 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zum Herstellen von Blasformteilen Stickstoff oder Argon, jedoch ohne die Zugabe von Druckluft verwendet werden. Beide Verfahren schlagen eine externe Kühlung vor.
Bei der aus der DE 26 36 262 B2 bekannten Vorrichtung wird das Aufblasen eines Blasformteils so durchgeführt, daß Kohlensäure über Zuleitungen in das Formteil eingeführt wird, um das Blasformteil aufzublasen. Über weitere Zuleitungen wird ein Kühlmittel in Hohlräume in der Blasform geführt, um das aufgeblasene Blasformteil abzukühlen bzw. zu verfestigen. Auch hier treten die oben erörterten Probleme langer Zykluszeiten bzw. der Gefahr des Niederschlags von Feuchtigkeit und die damit verbundenen Nachteile auf.
Die Vorrichtung gemäß der DE 33 37 651 C2 weist als Blasform zwei Blasformhälf¬ ten mit verhältnismäßig kleiner Masse auf, die von Heizformhälften mit größerer Masse umschließbar sind, um das in der Blasform befindliche Blasformteil durch die große Masse der Heizformhälften schnell abkühlen zu können. Zusätzlich zu den oben erörterten Nachteilen ergibt sich hier ein zusätzlicher Apparateaufwand, wobei auch die Abkühltemperatur nicht hinreichend tief einstellbar ist.
Auch aus der DE 28 17 472 C2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Blasformteile mittels einer Mischung aus kalter Luft und Wasser aufgeblasen bzw. von innen gekühlt werden, wobei sich die oben aufgeführten Nachteile ergeben.
Aus der DE 37 28 208 AI ist ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen von Blasformteilen bekannt, bei dem die Blasform zunächst aufgeblasen und anschließend ein Kühlmittel in das Blasformteil eingespritzt wird, wobei als Kühlmittel Wasser vorgeschlagen wird. Das aus der DE 3728 208 AI hervorgehende, gattungsgemäße Verfahren weist jedoch die gleichen Nachteile wie der übrige Stand der Technik auf.
Aus der US 4,091,059 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Blasformteilen aus Kunststoff bekannt. In einen in einer Blasform befindlichen Vorformling wird Luft geleitet. Der Vorformling bzw. das Blasformteil wird im heißen, verformbaren Zustand mittels normaler Luft mit einem Blasdorn aufgeblasen, wobei die anschließend zum Abkühlen verwendete Luft bis auf höchstens bzw. niedrigstens -41 °C abgekühlt wird.
Aus der US 3,937,609 ist ein Verfahren zum Formen von Kunststoffmaterialien bekannt. Während des Formungsprozesses wird hier mit getrockneter Luft gespült, um zu verhindern, daß sich Feuchtigkeit niederschlägt.
Zum Stand der Technik ist zusammenfassend festzuhalten, daß sämtliche bekannten Verfahren bzw. insbesondere die oben aufgeführten Innenkühlverfahren schwierig reproduzierbar, insbesondere aufgrund von Vereisungen technologisch anfällig, wirtschaftlich zweifelhaft und auch ansonsten mit weiteren Nachteilen behaftet sind.
Die mittels kühler Gase funktionierenden Verfahren nach dem Stand der Technik arbeiten nur bei vergleichsweise hohen Temperaturen, bspw. -41 °C. Bei Temperatu¬ ren in dieser Größenordnung sind die Gase nicht besonders effektiv beim Kühlen einsetzbar, da insbesondere die Dichte der Gase bei derlei Temperaturen dazu f hrt, daß deren relative Wärmekapazität gering ist. Um eine hinreichende Kühlung zur Verfügung zu stellen, müssen große Mengen an kühlen Gasen verwendet werden, waas im wesentlichen trotzdem nur bei sehr dünnwandingen Formungen bzw. Behältern möglich ist. Bei derlei Technologien wird von der sogenannten "mechani¬ schen Kältetechnik" gesprochen.
Um den Nachteilen derartiger mechanischer Kältetechniken, wie sie bspw. aus der US 4,091,059 bekannt sind, abzuhelfen, wurden vorzugsweise für dickwandige und massige Formlinge bzw. Behältnisse Technologien entwickelt, bei denen bspw. Wasser oder andere Kühlmedien mit höherer Wärmekapazität verwendet wurden, wobei diese Verfahren dann aber in besonderem Maße Probleme mit ausfrierender oder kondensierender Feuchtigkeit und weitere auch bereits erörterte Probleme mit sich bringen.
Auch das klassische Stauluftverfahren mit der ausschließlichen Kühlung des Blasformteils durch das gekühlte Werkzeug bzw. Blasform hat in jedem Fall seine Grenzen hinsichtlich der Kühlmitteltemperatur, da es ansonsten zu intolerablen Kondensationseffekten am kalten Werkzeug kommen muß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein cryogenes Verfahren zur Herstellung von Blasform teilen aus Kunststoff vorzuschlagen; insbesondere soll erfindungsgemäß ein Verfahren mit verbesserter Zykluszeit bei reduzierten Blasformteilkosten vorzugsweise für die Herstellung von massigen Blasformteilen vorgeschlagen werden.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 aufgeführte Verfahren gelöst.
Vorteilhafte Verfahrensvarianten ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die mit der Erfindung zu erzielenden Vorteile beruhen darauf, daß als Blasmedium Luft eingesetzt wird, die vor dem Einleiten in den Vorformling getrocknet wird. Ferner wird in den aufgeblasenen Vorformling bzw. das Blasformteil tiefkalte, trockene Luft eingeleitet, um den aufgeblasenen Vorformling bzw. das Blasformteil zu kühlen. Außerdem werden die Blasform und/oder der Blasdorn, während die Blasform geöffnet ist, mit trockener, warmer Luft umspült, bzw. durchspült. Dabei weist die tiefkalte Luft Temperaturen zwischen ca. -50°C und ca. -170°C, vorzugsweise -90°C bis etwa -170°C, auf, was erfindungsgemäß den Vorteil mit sich bringt, daß die tiefkalte und trockene Luft relativ dicht ist und damit eine hohe relative Wärmekapazität hat, so daß auch dickwandige Blasformteile bzw. massigere Blasformteile reproduzierbar bei geringer Zykluszeit hergestellt werden können.
Im Gegensatz zur ansonsten verwendeten "mechanischen Kältetechnik" handelt es sich bei der Erfindung damit um eine "cryogene Kältetechnik". Dabei sind die kühleren Temperaturen um so vorteilhafter, da das Gas bzw. die Luft bei tieferen Temperaturen umso dichter werden, so daß die relative Wärmekapazität pro Volumeneinheit größer wird.
Durch die Verwendung trockener Luft wird in jedem Falle der Niederschlag von Feuchtigkeit verhindert, und tiefkalte, trockene Luft weist zudem eine höhere Kältekapazität in U/kg auf als normale Druckluft und ist bei geometrisch kom¬ plizierten Körpern wesentlich unproblematischer als Kohlensäure, da keine Schneebildung auftritt, oder flüssiger Stickstoff. Zudem wird durch das Umspülen der Blasform bzw. des Blasdorns bei geöffneter Blasform verhindert, daß die betreffenden Teile vereisen können. Auch der Niederschlag von Feuchtigkeit innerhalb der Blasformteile wird durch die Verwendung von trockener Luft in jedem Stadium des Blasformverfahrens sicher ausgeschlossen.
Außerdem wird beim Spülen des Blasdorns und/oder der Nadel am Blasdorn gleichzeitig der Innenraum des Blaswerkzeuges mit trockener, insbesondere warmer Luft beaufschlagt, so daß die Feuchte der Raumluft auch an den kalten Innenkon¬ turen der Blasform nicht kondensieren kann, was einerseits für die Qualität der Formteiloberfläche wichtig ist und andererseits tiefere Kühlmitteltemperaturen für die Blasformteilkühlung bzw. Werkzeugkühlung ermöglicht.
Außerdem läßt sich durch die Verwendung eines erhöhten Drucks beim Innenkühlen eine Schrumpfung des Blasformteils verhindern, was die Wärmeübertragung vom Werkzeug zum Formteil deutlich verbessern kann.
In besonders vorteilhafter Weise ist es möglich, den zur Kühlung der trockenen Luft heranzuziehenden flüssigen Stickstoff für weitere Verwendungen, bspw. als Mischgas oder Spülgas, insbesondere bei Fluorierungsprozessen, nutzbar zu machen, wobei der Druck des beim Abkühlen entstehenden gasförmigen Stickstoffs den nachfolgenden Verfahren angepaßt werden kann.
Durch die Verwendung der durch Trocknungsvorrichtungen, insbesondere Adsorbern und dergleichen, getrockneten und durch indirekten Wärmeaustausch gegenüber dem flüssigen Stickstoff abgekühlten Luft wird eine Blasdornkühlung mit Wasser, wie sie beim Stauluftverfahren üblich ist, in der Regel vermeidbar. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine überraschend kurze Zykluszeit, die in beeindruckender Weise verkürzt ist, nämlich ca. 40 % und mehr, und ist hinsichtlich der Re¬ produzierbarkeit beispielhaft.
Dadurch, daß gemäß einer vorteilhaften Verfahrensvariante der flüssige Stickstoff zur Erzeugung der notwendigen tiefen Temperatur der trockenen Luft erst als Kälteträger und anschließend als warmes trockenes Inertgas ein zweites Mal technologisch verwendet wird, wird eine deutliche Verbesserung im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit erzielt.
Gemäß den Verfahrensvarianten der vorliegenden Erfindung kann die geforderte Verkürzung der Zykluszeit bzw. die Ausstoßerhöhung der für das erfindungsgemäße Verfahren eingerichteten Blasmaschine dadurch erzielt werden, daß durch die Steuerung der Differenz der Drücke vor und hinter der Blasform, die Steuerung der Temperatur der trockenen Luft und die Steuerung der Spülzeit mit der trockenen Luft die jeweils erforderlichen Verfahrensparameter festgelegt werden. Die hohe Steigerungsrate der erfindungsgemäß zu erzielenden Zykluszeit bedingt, daß ein höherer Stickstoffverbrauch in Kilogramm Stickstoff pro kg Kunststoffmasse erforderlich ist, wobei das Optimum formteil-, Werkzeug- und blasmaschinenspezi- fisch ist.
Ganz besonders vorteilhaft ist das cryogene Verfahren zur Herstellung von Blasformteilen aus Kunststoff, bei dem die nachfolgenden Schritte abgearbeitet werden:
Als Blasmedium wird Luft in einen in einer Blasform befindlichen Vorformling geleitet und der im heißen Zustand verformbare Vorformling wird über einen Blasdorn aufgeblasen. Der aufgeblasene Vorformling wird gekühlt, und getrocknete, kühle Luft wird in den aufgeblasenen Vorformling geleitet, um diesen abzukühlen. Die als Blasmedium dienende Luft wird vor dem Einleiten in den aufzublasenden Vorformling getrocknet. Die getrocknete Luft wird in einem Rekuperator bzw. Vorkühler gegen aus einem Tief temperaturkühler kommenden tiefkalten, gasförmigen Stickstoff vorgekühlt, und danach durch weiteres Abkühlen im Tieftemperaturkühler auf ihre Solltemperatur von etwa -50 °C bis
-170°C durch indirekten Wärmetausch gegen verdampfenden, flüssigen Stickstoff bei etwa -180°C bis ca. -196°C erhalten. Vorzugsweise kann auch Druckluft verwendet werden. Die Blasform und der Blasdorn werden nach dem einen und vor dem nachfolgenden Blasvorgang mit trockener, warmer Luft gespült bzw. durchgespült, während die Blasform geöffnet ist, wobei die Blasformspülung gleichfalls durch den Blasdorn erfolgt. Durch das Spülen der Blasform durch den Blasdorn ist es möglich, sowohl die Blasform kondensatfrei zu halten, als auch den Blasdorn kondensat- und eisfrei zu halten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Verfahrensvariante unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Dabei ergeben sich weitere Vorteile und Merkmale gemäß der vorliegenden Erfindung. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockdiagramm einer für das erfindungsgemäßen Verfahren ausgestalteten Anlage; und
Figur 2 einen Teilausschnitt des Details X aus der Figur 1, der insbesondere die Ausgestaltung des Blasdoms in einer Schnittdarstellung wieder¬ gibt.
In Figur 1 ist eine Anlage dargestellt, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer Verfahrensvariante der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
Ein Luftstrom, insbesondere Druckluft, wird in eine druckgesteuerte Trocknungsvor¬ richtung 3 eingeleitet und dort getrocknet. Die Trockungsvorrichtung 3 kann zwei Adsorber, insbesondere Bett-Adsorber aufweisen, von denen jeweils einer zum Trocknen verwendet wird, während der andere Bett-Adsorber regeneriert wird. Die Regeneration kann durch Entspannung des Adsorbers und gleichzeitige Durch- Strömung mit trockener Luft durchgeführt werden. Die Umschaltintervalle werden durch die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels bestimmt und sind zeitlich festgelegt. Im Prinzip sind sämtliche Art von Trocknungsvorrichtungen geeignet, wobei jedoch Tandem-Bett-Adsorber 3 zu bevorzugen sind. Da die Trocknungsvor¬ richtungen in unterschiedlicher Ausfuhrungsweise im Stand der Technik enthalten sind, erübrigt sich eine weitere detaillierte Erläuterung der Trocknungsvorrichtung 3.
Die in der Trocknungsvorrichtung 3 getrocknete Luft bzw. Druckluft wird in einen Rekuperator bzw. einen Vorkühler 4 geleitet, wo die getrocknete Luft vorgekühlt wird. Dieser Vorkühlungsvorgang wird im .Wärmetausch mit einem aus einem Tieftemperaturkühler 5 kommenden Stickstoff, der bereits leicht vorgewärmt ist, durchgeführt. Die vorgekühlte und getrocknete Druckluft wird anschließend im Tieftemperaturkühler 5 auf die vorbestimmte Solltemperatur von etwa -50 °C bis ca. - 170°C, vorzugsweise -90°C bis -170°C, abgekühlt, wobei der in dem Tieftempera¬ turkühler 5 in indirektem Wärmeaustausch zu der Druckluft befindliche flüssige Stickstoff verdampft und vorgewärmt wird, um anschließend zur Vorkühlung der Druckluft zu dem Rekuperator 4 geleitet zu werden. Im Tief temperaturkühler 5 kann der Stickstoff auf -180° C bis -196°C, bzw. erforderlichenfalls auch weit darüberhin- aus aufgewärmt werden.
An einem Ausgang des Tieftemperaturkühlers 5, an dem die getrocknete, tiefkalte Luft bzw. Druckluft austritt, wird mit Hilfe einer Temperaturmeßstelle TIC1 ein Magnetsteuerventil MVl entsprechend einem Soll-Ist-Wertvergleich geöffnet oder geschlossen. Dabei werden die an der Temperaturmeßstelle TIC1 gemessenen Temperatur und die vorbestimmten Soll-Temperatur der getrockneten, tiefkalten Druckluft durch eine entsprechende Regelelektronik für die Steuerung des Magnetsteuerventils MVl herangezogen.
Das Magnetventil MVl ist über eine vakuumisolierte Leitung mit einem Lagertank 1 für flüssigen Stickstoff verbunden. Wird das Ventil MVl geöffnet, so gelangt flüssiger Stickstoff in den Tieftemperaturkühler 5, in dem ein indirekter Wärme¬ austausch erfolgt. Der flüssige Stickstoff verdampft und erwärmt sich, während er gleichzeitig der warmen bzw. vorgekühlten Luft bzw. Druckluft die Wärme entzieht. Die Stickstoffzufuhr und damit der Wärmetausch werden so gesteuert, daß die Soll- Temperatur der getrockneten Druckluft aufrechterhalten werden kann.
Der verdampfte Stickstoff gelangt über den Vorkühler 4 und über die Rückschlag¬ klappe RK1 zu einem Puffer 9, welcher an das Werksnetz anschließbar ist. Hier kann der Stickstoff für weitere Verwendungen gelagert werden.
Um sicherzustellen, daß niemals zu kalter Stickstoff die Kühleinrichtung verläßt, wird zusätzlich über eine Temperatur-Meßstelle TTC2 in der Leitung zum "Puffer" eine Überwachung realisiert.
Nach Einbringen eines Vorformlings 8 in ein Blaswerkzeug 7 der Blasmaschine wird nach dem Schließen des Blaswerkzeuges 7 über das Magnetventil MV2 trockene Luft vom Trockner 3 bereitgestellt, die zum Aufblasen des Vorformlings 8 verwendet wird. Nach kurzer Aufblaszeit wird das Ventil MV2 wieder geschlossen. Gleichzeitig werden die Magnetventile MV3 und MV4 geöffnet. Die tiefkalte, trockene Luft gelangt nun aus dem Tieftemperaturkühler 5 über die isolierte Leitung 6, das Magnetventil MV3 und die Leitung 12 und das Innenrohr 14 in den noch heißen Vorformling 8. Die trockene, tiefkalte Luft durchspült den Vorformling 8 und verläßt diesen wieder über das Magnetventil MV4 und das Dmckhalteventil DMVl.
Beim Durchströmen entzieht die trockene, tiefkalte Luft dem Formteil 8 seine Wärmeenergie, indem sich die Luft erwärmt. Gleichzeitig wird das Formteil 8 abgekühlt.
Über das Dmckhalteventil DMVl ist es möglich, den notwendigen Innendruck aufrecht zu erhalten, der sicherstellt, daß keine Schmmpfungen des Formteils 8 auftreten bzw. eine optimale Anpressung an das Blaswerkzeug 7 bewerkstelligt wird, wodurch auch die Außenkühlung besser zu nutzen ist. Die Luftmenge kann zusätzlich über den eingestellten Differenzdmck, der durch das Dmckhalteventil DMVl beeinflußt werden kann, bestimmt werden.
Nach einer für das erfindungsgemäße Verfahren optimierten Kühlzeit werden die Ventile MV3 und MV4 wieder geschlossen. Gleichzeitig wird das Ventil MV5 geöffnet, um die Luft aus dem aufgeblasenen Formung 8 zu entspannen. Danach wird das Blaswerkzeug 7 geöffnet, um das gekühlte Blasformteil 8 freizugeben. Beim Öffnen des Blaswerkzeuges 7 wird das Ventil MV5 wieder geschlossen, und gleichzeitig wird das Ventil MV6 geöffnet. In der Zeit, in der das Werkzeug 7 geöffnet ist, durchströmt nun trockene Luft den Dom und die Innenwandungen des Blaswerkzeuges 7. Über das Druckregelventil DMV2 kann die Menge hinterdruck- abhängig bestimmt werden. Die Gesamtgeometrie des Details X des Blasdoms 15 mit den Teilen 11, 12, 13, 14 ist so ausgeführt, daß ein Zweirohrsystem bestehend aus einem Innenrohr 14 zur Bereitstellung der Kühlluft und einem Außenrohr 13 zur Realisation des Aufblasens bzw. des Spülens, vorhanden ist. Die Durchspülung des Außenrohrs 13, während das Werkzeug geöffnet ist, verhindert ein Anfrieren von Wasser aus der Raumluft an der Innendüse des Innenrohres 14, welches die Kaltluftrichtung bestimmt. Zusätzlich wird ein Anfrieren von Wasser aus der Raumluft in der Abgasleitung 10, dem Außenrohr 13 und der verbindenden Leitung 11 verhindert. Eine Querschnittsverengung ist dadurch nicht mehr möglich. Auch das Blaswerkzeug 7 kann vorteilhafterweise zwischen den Blasvorgängen über den Blasdom 15 mit gespült werden, um einen Niederschlag bzw. ein Ausfrieren von Kondensat zu verhindern.
Die erfindungsgemäße vorteilhafte Trockenluftströmung ist so in ihrer Menge bestimmt, daß eine ausreichende Sichemng gegen Kondensatbildung an den Blaswerkzeuginnenwandungen gegeben ist. Durch die Variation von Kaltluftmenge, Kühlzeit und Kaltlufttemperatur gelingt es, eine optimale Anpassung an die Leistungsreserven des Aufschmelzextmders (nicht dargestellt) vorzunehmen. Durch die Anpassung des Dampfdmckes vom flüssigen Stickstoff im Lagertank 1 besteht die Möglichkeit, den hochreinen Stickstoff für die verschiedensten Prozesse zu nutzen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur cryogenen Herstellung von Blasformteilen aus Kunststoff mit den folgenden Merkmalen: a) als Blasmedium wird Luft in einen in einer Blasform befindlichen Vor¬ formling geleitet; b) der im heißen Zustand verformbare Vorformling wird über einen Blasdom (15) mit der Luft aufgeblasen; und c) der aufgeblasene Vorformling wird mit einer getrockneten, kühleren Luft gekühlt; g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die folgenden Merkmale: d) die als Blasmedium eingeleitete Luft wird vor dem Einleiten in den Vorformling, um ihn aufzublasen, wenigstens getrocknet, gegebenenfalls auch gekühlt; e) die getrocknete Luft wird als tiefkalte Luft mit einer Temperatur zwischen ca. -50°C und ca. -170°C in den aufgeblasenen Vorformling (8) geleitet, um diesen abzukühlen; f) die Blasform und/oder der Blasdom (15; 11, 12, 13, 14) werden, während die Blasform (7) geöffnet ist, mit trockener, vorzugsweise warmer Luft gespült bzw. durchgespült.
2) Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß die getrocknete Luft im Wärmetausch mit einem flüssigen Kryogen gekühlt wird.
3) Verfahren nach Anspmch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kryogen Stickstoff verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspmch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Stickstoff auf Temperaturen zwischen etwa
-170°C und -196°C, vorzugsweise etwa -180°C bis etwa
-196°C, gegen die trockene Luft erwärmt bzw. dadurch verdampft wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoff anschließend zum Vorkühlen der getrockneten, zum Kühlen der Blasform bestimmten Luft in einen Rekuperator bzw. Vorkühler (4) geleitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Blasdom (15; 11, 12, 13, 14) als auch die Blasform (7) über den Blasdom (15; 11, 12, 13, 14) mit trockener warmer Luft gespült werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Erzeugen der tiefkalten, trockenen Luft genutzte flüssige Kryogen nach dem Verdampfen und Erwärmen bzw. dem Abkühlen des Formteils (8) weiter verwendet wird, bspw. als Mischgas oder Spülgas für andere Prozesse.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene, tiefkalte Luft nach ihrer Erwärmung im aufgeblasenen Vorformling (8) diesen druckgeregelt durchströmt, bzw. aus diesem druckgeregelt herausgeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Erzeugung der trockenen, tiefkalten Luft verdampfte Kryogen für die weitere Verwendung in seinem Druck den Folgeprozessen angepaßt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsparameter über die Temperatur der trockenen, tiefkalten Luft und den Luftdurchsatz an einen der Blasform (7) vorgeschalteten Aufschmelzextruder angepaßt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mittels mindestens eines Adsorbers, vorzugsweise mindestens eines Bettadsor- bers, getrocknet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die getrocknete Luft in einem Rekuperator bzw. Vorkühler (4) gegenüber einem Kühlmittel, vorzugsweise einem aus einem Tieftemperaturkühler (5) kommenden Stickstoff, vorgekühlt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die getrocknete, vorgekühlte Luft in dem Tieftemperaturkühler (5) auf ihre Soll- temperatur abgekühlt wird, wobei der Tieftemperaturkühler ein indirekter Wärmetau¬ scher ist.
14. Verfahren nach Anspmch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Tieftemperaturkühler (5) verdampfte Stickstoff in dem Vorkühler (4) verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dmckgeregelt (10, 11) entweichende Kühlluft als Blasdomkühlung eingesetzt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die getrocknete Luft gleichzeitig als Spülgas für den Blasdom und die geöffnete Blasform über das Außenrohr (13) des Blasdoms bereitgestellt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Luft zum Trocknen und/oder als trockene, tiefkalte Luft Druckluft verwendet wird.
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