CH387932A

CH387932A - Spritzblasverfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff

Info

Publication number: CH387932A
Application number: CH336660A
Authority: CH
Inventors: C Gasmire Richard
Original assignee: Owens Illinois Glass Co
Priority date: 1959-03-25
Filing date: 1960-03-25
Publication date: 1965-02-15
Also published as: DE1753631B1; GB935183A; US3012286A; FR1251749A; DE1479550A1; BE588742A

Description

Spritzblasverfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spritzblasverfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff, z.B. Polyäthylen, bei welchem ein halbfertiger Gegenstand aus erweichtem Material gebildet und anschliessend in einer Blasform auf seine endgültige Form durch Aufblasen gebracht wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch ein Vorblasen des halbfertigen Gegenstandes mit überwachten Mengen eines gasförmigen Mediums mit geringerem Druck als beim Fertigblasen, wodurch er entsprechend seiner endgültigen Form örtliche radiale Erweiterungen erhält, bevor er in die Blasform gebracht wird, wobei er beim Schliessen der Blasform deren Formoberfläche nicht berührt.

In der beiliegenden Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens und verschiedene Beispiele von mit der Anlage hergestellten Gegenständen dargestellt.

Das Verfahren wird nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Blasform,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 im Schnitt einen mit der Blasform nach Fig. 2 hergestellten Gegenstand,
Fig. 5 einen Teil der Anlage,
Fig. 6 im Schnitt eine andere Blasform,
Fig. 7 einen mit der Blasform nach Fig. 6 hergestellten Gegenstand,
Fig. 8 einen vorgeblasenen halbfertigen Gegenstand bei offener Blasform,
Fig. 9 den fertigen Gegenstand entsprechend Fig. 8,
Fig. 10 einen ungeblasenen halbfertigen Gegenstand bei offener Blasform,
Fig. 11 diesen Gegenstand zusammengefaltet und gestreckt,
Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 12-12 in Fig. 11,
Fig. 13 den fertigen Gegenstand,
Fig. 14 einen Teil der Anlage gemäss einer Variante,
Fig. 15 eine Blasform im Schnitt und
Fig.

16 den mit dieser Blasform hergestellten Gegenstand.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird das thermoplastische Material, z.B. Polyäthylen, in Tablettenform in einem Zufuhrtrichter 20 eingeführt, dessen unteres Ende an einer Schneckenpresse angeschlossen ist. Die waagrecht angeordnete Kammer 21 ist zylindrisch. Eine Schnecke 22 ist koaxial in dieser Kammer 21 angeordnet und durch nicht dargestellte Mittel motorisch angetrieben. Diese Schnecke 22 führt das Material durch die Kammer 21. Um diese Kammer 21 sind nicht dargestellte Heizmittel, z.B. elektrische Spulen, angeordnet. Durch die kombinierte Wirkung von Wärme und von durch die Schnecke 22 ausgeübtem Druck wird das Material bereits in der mittleren Zone 24 der Kammer 21 in einen flüssigen Zustand gebracht.

Dieses Material gelangt über einen konisch zulaufenden Teil 25, eine Leitung 26, eine vertikale Leitung 27 und eine Leitung 28 in die vertikale, zylindrische Kammer 29 einer Spritzform. Diese Kammer 29 ist durch einen Block 30 mit innerer zylindrischer Wand und einen Spritzdorn 31 gebildet. Der obere Teil 32 dieses Spritzdornes 31 ist konisch. Die Wand des Blockes 30 weist einen entsprechenden Teil 33 auf, so dass diese Teile zusammen eine Spritzdüse 35 bilden.

Über dieser Spritzdüse 35 ist eine zweite Spritzform 36 mit Spritzdorn 37 vorgesehen, die beide an der Kolbenstange 38 eines hydraulischen Zylinders 39 befestigt sind.

Koaxial zur vertikalen Leitung 27 ist die Kolbenstange 41 eines mit einem Druckmittel gespiesenen Motors (oder Zylinders) angeordnet. Das Ende dieser Kolbenstange 41 ist als Muffe 42 ausgebildet und kann in der Leitung 27 verschoben werden. In dieser Muffe 42 ist ein Spritzkolben 43 mit Betätigungsstange 44 angeordnet, wobei letztere in einem Hohlraum 45 der Kolbenstange 41 verschiebbar ist. Dank dem somit zwischen der Muffe 42 und dem Spritzkolben 43 entstehenden Spiel kann die Muffe 42 so weit in die Leitung 27 eingeführt werden, dass die Verbindung zwischen der Leitung 26 und der Leitung 27 unterbrochen wird. Daraufhin wird der Spritzkolben 43, wie nachstehend beschrieben, nach unten gesenkt.

Der konische Teil 25 kommuniziert mit einem Rückfuhrkanal, der ausserhalb der Kammer 21 liegt.

Er besteht aus einer vertikalen, mit dem konischen Teil 25 kommunizierenden Leitung 50, einer horizontalen Leitung 51 und einer vertikalen, mit der mittleren Zone 24 kommunizierenden Leitung 52.

In einer vertikalen Verlängerung 53 der Leitung 50 ist ein Kolben 55 verschiebbar angeordnet, der durch einen hydraulichen Einwegzylinder 56 betätigt wird.

Wenn der Apparat in Ruhestellung ist, so ist die Kammer 29 bis zur Spritzdüse 35 mit Material gefüllt. Der ganze Apparat ist mit Material gefüllt, und die Muffe 42 ist in ihrer unteren Stellung, in welcher sie die Verbindung zwischen den Leitungen 26, 27 unterbricht. Da die Schnecke 22 sich weiterdreht, steigt der Druck in der Materialmasse, die sich in dem Teil 25 und in der Leitung 26 befindet. Dieser Druck wirkt auf die Seite 57 des Kolbens 55, der zurückgedrängt wird, so dass er die Verbindung zwischen den Leitungen 50, 51 nicht mehr unterbricht.

Das Material fliesst daher über die Leitungen 50, 51, 52 in die Zone 24 zurück.

Es entsteht somit ein kontinuierlicher Fluss von Material in flüssigem Zustand, der einen Kreislauf beschreibt. Der entwickelte Druck genügt zur Verdrängung des Kolbens 55, kein höherer Druck wird entwickelt. Das zurückgeführte flüssige Material verhindert, dank seinem höheren Druck und dank der Tatsache, dass das granulierte Material aus dem Trichter 20 längs der Schnecke 22 gleiten kann, dass mehr Material in den erwähnten Kreislauf gelangt.

Die Spritzform 36 kann mit der Spritzdüse 35 kommunizieren (Fig. 2), so dass bei Abwärtsbewegung des Spritzkolbens 43 das Material über die Leitungen 27, 28 und die Kammer 29 in die Spritzform 36 gelangt. Ein Teil des herzustellenden Gegenstandes, z.B. der Hals eines flaschenartigen Behälters, wird somit im Spritzgussverfahren in der Spritzform 36 hergestellt. Der dargestellte Zustand wird so lange aufrechterhalten, bis dieser Teil gekühlt und dank dem Kontakt mit den relativ massigen Organen 36, 37 erstarrt ist.

Dann wird der Motor 40 die Muffe 42 wieder nach oben ziehen (Fig. 1), wodurch die Verbindung zwischen den Leitungen 26, 27 hergestellt wird.

Es fliesst ein kontinuierlicher Strom von flüssigem Material von der Kammer 21 über den Teil 25, die Leitungen 26, 27, 28 und die Kammer 29 zur Spritzdüse 35. Der Zylinder 56 hebt den Kolben 55 derart, dass er die Verbindung zwischen den Leitungen 50, 51 unterbricht (Fig. 1).

Gleichzeitig wird der Zylinder 39 derart beaufschlagt, dass die Kolbenstange 38 mit der Spritzform 36 und dem Spritzdorn 37 nach oben gezogen werden. Das unter Druck zugeführte Material kommt aus der Spritzdüse 35 in Form eines rohrförmigen, nicht unbedingt zylindrischen Stückes, das mit dem bereits in der Spritzform 36 hergestellten Teil zusammenhängt. Nachdem die Spritzform 36 um den gewünschten Betrag über die Spritzdüse 35 gehoben worden ist, steht die Kolbenstange 38 still, worauf der Motor 40 die Muffe 42 wieder nach unten verstellt. Dadurch wird die Verbindung zwischen den Leitungen 26, 27 erneut unterbrochen. Der Kolben 55 wird, wie bereits beschrieben, nach unten bewegt, wodurch der Rückfuhrkreislauf wieder geöffnet wird.

Es sind ferner zwei halbe Blasformen 61 vorgesehen, die mittels Kolbenstangen 62 von Zylindern 64 verstellbar sind. Bei Schliessung dieser beiden Blasformen 61 um das erwähnte Stück (Fig. 2) wird das untere Ende dieses Stückes gequetscht, wodurch der Boden des zukünftigen Behälters gebildet wird.

Dieses Stück, das oben in der Spritzform 36 gehalten ist, ist somit in dieser Spritzform 36 und in den Blasformen 61 eingeschlossen. Über eine sich durch den Spritzdorn 37 erstreckende Leitung 63 wird in dieses rohrförmige Stück ein Medium unter Druck, vorzugsweise Druckluft, eingeführt, so dass die Wände des Stückes gegen die Wände der Blasformen 61 angepresst werden, wodurch der Behälter seine endgültige Form erhält. Die Spritzform 36 und die Blasformen 61 öffnen sich dann, und der im Spritzblasverfahren hergestellte Gegenstand kann entfernt werden. Die Spritzform 36 wird wieder auf die Spritzdüse 35 gesenkt, und der Spritzkolben 43 wird wieder betätigt. Der beschriebene Arbeitsgang kann wiederholt werden.

Der Teil des Apparates, der zum Verstellen der Spritzform 36 dient, weist einen Träger 70 auf, an welchem eine Nocke 71 angebracht ist. Diese Nocke 71 steht mit dem Arm 72 eines Grenzschalters 75 in Wirkungsverbindung. Letzterer dient zur Steuerung eines Solenoides 73, das den federbelasteten Kolben 74 eines Sperrschiebers betätigt. Dieser Sperrschieber ist in einer Leitung 76 nach der Druckmittelzufuhrleitung 77 eingebaut. Ferner ist die Leitung 76 über einen zweiten Schieber 79 mit einer Leitung 78 verbunden, die in Normalstellung des Schiebers 79 mit der Atmosphäre verbunden ist. Zwischen den Leitungen 76, 77 ist ferner eine Drossel 80 vor gesehen, die zur Herabsetzung des Druckes dient.

Der Druck des über die Leitung 77 kommenden Druckmittels ist somit vor dem Fliessen durch die Leitung 76, das Rückschlagventil 81 und die mit der Leitung 63 verbundene Leitung 82 reduziert.

Diese Leitung 82 ist ferner auch über einen Schieber 83 mit der Leitung 77 verbunden, wobei der Schieber 83 von einem Solenoid 84 betätigt wird, das von einem Zeitschalter 85 erregt wird. Der Schieber 79, der normalerweise offen ist, kann durch Erregung von einem der zwei Solenoidspulen 86, 87 geschlossen werden.

Die Spule 86 wird erregt, wenn die Spule 73 bei Schliessung des Grenzschalters 75 erregt ist. Die Spule 87 wird erregt, wenn die Spule 84 vom Zeitschalter 85 erregt ist.

Der halbfertige Gegenstand 60 kann nach Belieben geformt werden. Die Gegenstände, die keinen kreisförmigen Querschnitt oder einen elliptischen Querschnitt (Fig. 4) haben, bieten jedoch gewisse Schwierigkeiten.

Bei den bekannten Spritzblasverfahren werden halbfertige Gegenstände in der Blasform aufgeblasen, die einen gleichmässigen kreisrunden Querschnitt haben. Bei solchen Gegenständen, wie bei halbfertigen Gegenständen mit elliptischem Querschnitt (Fig. 4) dehnt sich die Wand des halbfertigen Gegenstandes gleichmässig sowohl in radialer wie in axialer Richtung, wenn die Druckluft eingeführt wird. Die Kühlwirkung der massiven Blasformwand auf die Wand des Gegenstandes verursacht eine rasche Erstarrung der letzteren. Die nachfolgende Wirkung der Druckluft ist praktisch unerheblich. Die Wanddicke solcher Gegenstände in jedem Punkt ist somit umgekehrt proportional zum ursprünglichen Abstand jedes Punktes von der vertikalen Achse. Solche Gegenstände haben daher eine ungleichmässige Wanddicke.

Es ist daher zweckmässig, mindestens einen Teil des Gegenstandes derart aufzublasen, dass er einen Durchmesser hat, der grösser ist als derjenige der Spritzdüse und eine Form aufweist, die verschieden ist von derjenigen dieser Spritzdüse. Der radiale Abstand zwischen der Wand des halbfertigen Gegenstandes und der Blasformwand ist reduziert und die Wanddicke des halbfertigen Gegenstandes entspricht eher derjenigen des fertigen Gegenstandes. Letzterer hat dann eine Wanddicke, die mindestens annähernd gleichmässig ist.

Es ist daher vorteilhaft, den halbfertigen Gegenstand lokal derart aufzublasen, dass seine Form dem Umriss der Blasform und des fertigen Produktes entspricht. Die Wanddicke des letzteren ist gleich- mässiger, da die Wand des halbfertigen Gegenstandes in einem gleichmässigeren Abstand zu der Wand der Blasform ist.

Die Wirkung der Atmosphäre auf den offen herausgepressten Gegenstand ist bekannt. Beim Herauspressen aus der Spritzdüse 35 ist der halbfertige Gegenstand dehnbar, und er ist gleichmässig dick und plastisch. Nach wenigen Augenblicken ist die Dehnbarkeit infolge der Bildung einer Art äusserer Haut von bereits erstarrtem Material herabgesetzt.

Diese Haut verhindert ein Aufblasen bei Drücken von etwa 7 kg/cm2 nicht, sie beeinträchtigt jedoch wesentlich ein Aufblasen bei Drücken von 0,07 bis 0,7 kg/cm2.

In Fig. 2 ist ein halbfertiger Gegenstand 60 in einer Blasform dargestellt, der vorgeblasen wurde, um sich dadurch der Form des fertigen Gegenstandes besser anzupassen. Ein solcher Gegenstand kann mit dem Apparat nach Fig. 1 hergestellt werden. Während des Herauspressens des halbfertigen Gegenstandes 60 kommt der Arm 72 des Grenzschalters 75 mit der Nocke 71 in Kontakt. Dadurch wird der Schieber 74 derart betätigt, dass die Verbindung zwischen den Leitungen 76, 82 hergestellt und die Leitung 78 gesperrt wird. Luft unter relativ niedrigem Druck gelangt über die Leitungen 82, 63 in den halbfertigen Gegenstand 60 und verursacht die Bildung einer sich radial erstreckenden Verdickung 60a.

Nach etwa 113 bis 112 der Aufwärtsbewegung der Spritzform 36 gibt die Nocke 71 den Arm 72 frei, die Druckluftzufuhr ist dann unterbrochen. Dadurch, dass die Solenoide 73, 86 erregt werden, wird die Leitung 82 mit der Atmosphäre verbunden und damit das Innere des halbfertigen Gegenstandes auch. Es entsteht weiter ein rohrförmiger Teil 60b, der den Durchmesser der Spritzdüse 35 hat.

Der zuerst wirkende Druck wird derart gewählt, dass der grösste Durchmesser der Verdickung 60a etwas kleiner ist als der innere Durchmesser des Blasformraumes der durch die Teile 90 gebildeten Blasform 61. Bei weiterer Betätigung des Zylinders 39 unter gleichzeitiger Schliessung der Blasform wird der halbfertige Gegenstand 60 unten durch die Wirkung der Blasformränder verschlossen. Die Verdickung 60 steht dann nicht mit den Wänden des Blasformraumes in Berührung. Die Wanddicke der Verdickung 60a entspricht mehr der Wanddicke des fertigen Gegenstandes als die Wanddicke der übrigen Teile des halbfertigen Gegenstandes.

Der im Schnitt annähernd elliptische Blasformraum hat eine grosse Achse 93 und eine kleine Achse 94 (Fig. 3). Der Durchmesser der Verdickung 60a entspricht ungefähr der kleinen Achse 94. Der Unterschied zwischen dem Durchmesser der Verdickung 60a und der grossen Achse 93 ist somit verkleinert.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5-7 wird ein Behälter 95 hergestellt, der die umgekehrte Form aufweist. In diesem Falle kommt die Nocke 71 erst nach teilweisem Herauspressen mit dem Arm 72 in Kontakt. Im Moment, in welchem die Vorblasluft eingeführt wird, ist der bereits herausgepresste rohrförmige Teil des halbfertigen Gegenstandes der Atmosphärenwirkung ausgesetzt worden, so dass er nicht mehr im gleichen Masse biegsam ist wie unmittelbar nach der Spritzdüse 35. Wenn also die Vorblasluft eingeführt wird, so bildet sich eine Verdickung 60c, die am unteren Ende des halbfertigen Gegenstandes vorhanden ist. Letzterer entspricht jetzt in seiner Form der Blasform 90 (Fig. 6).

Gemäss Fig. 8 wird das Vorblasen nach dem Herauspressen vorgenommen. In diesem Falle ist der ganze halbfertige Gegenstand gleichmässig etwas gehärtet, so dass die Wirkung der Vorblasluft symmetrisch ist. Die Verdickung 60d liegt in der Mitte des Gegenstandes infolge des zusätzlichen Widerstandes an den Enden, die in der Spritzdüse 35 bzw. in der Spritzform 36 noch gehalten sind.

Die Schwierigkeiten, denen begegnet wird, um ein radial gleichmässiges Aufblasen zu verwirklichen, nehmen zu, wenn der Blasformquerschnitt nicht kreisförmig oder annähernd kreisförmig ist. Eine gleichmässige Materialverteilung ist besonders bei Behältern mit rechteckigem Querschnitt schwer zu realisieren. Die Blasform 61 weist Flächen 101, 102 auf, die über eine abgerundete Kante verbunden sind, welche Kante sich in einem relativ grossen radialen Abstand der mittleren Achse des Behälters befindet. Bei üblichem Aufblasen würde das Material diese Kanten zuletzt erreichen. Die übrigen Wände wären aber bereits zum Teil erstarrt, so dass wenig Material zur Bildung dieser Kanten übrigbleiben würde. Der Behälter hätte somit eine sehr ungleichmässige Wandstärke. Dieses Problem wurde gemäss Fig. 10-13 gelöst.

Der halbfertige Gegenstand 103 wird um wesentlich mehr als in den vorstehenden Ausführungsbeispielen aufgeblasen. Er wird sogar derart aufgeblasen, dass bei sofortiger Schliessung der Blasform 61 dieser halbfertige Gegenstand 103 zusammengefaltet wäre. Der Druck der Aufblasluft ist dabei wesentlich höher als in den anderen Beispielen. Er ist sogar wesentlich grösser als der Atmosphärendruck.

Nach dem Vorblasen, das nach vollständigem Herauspressen erfolgt, wird der Druck abgelassen und das Innere des Gegenstandes 103 mit der Atmosphäre verbunden; er fällt dann zusammen, wie in Fig. 11, 12 dargestellt. Gleichzeitig wird die Spritzform 36 um einen weiteren Abstand nach oben bewegt, wodurch der gefaltete Gegenstand 103 etwas gestreckt wird. Der halbfertige Gegenstand weist einen Querschnitt gemäss Fig. 12 auf, seine Wanddicke ist im wesentlichen gleichmässig und gleich derjenigen des aufgeblasenen halbfertigen Gegenstandes 103. Die Blasform 61 kann aber jetzt geschlossen werden, ohne mit dem Gegenstand in unerwünschter Weise in Kontakt zu kommen. Der fertige Gegenstand 110 (Fig. 13) kann jetzt ohne Schwierigkeit durch erneutes Aufblasen hergestellt werden, wobei genügend Material für die Kanten 100 vorhanden ist.

Mit der Apparatur nach Fig. 14-16 können sogar Gegenstände von noch komplizierterer Form hergestellt werden. Durch Verwendung von mehreren Nocken 71 a, 71b können halbfertige Gegenstände mit mehreren Verdickungen 60e und 60f vorbereitet werden.

Claims

PATENTANSPRUCH Spritzblasverfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff mit ungleichmässigem Querschnitt, bei welchem ein halbfertiger Gegenstand aus erweichtem Material gebildet und anschliessend in einer Blasform, die die Gestalt des fertigen Körpers aufweist, auf seine endgültige Form aufgeblasen wird, gekennzeichnet durch ein Vorblasen des halbfertigen Gegenstandes mit überwachten Mengen eines gasförmigen Mediums mit geringerem Druck als beim Fertigblasen, wodurch er entsprechend seiner endgültigen Form örtliche radiale Erweiterungen erhält, bevor er in die Blasform gebracht wird, wobei er beim Schliessen der Blasform deren Formoberfläche nicht berührt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der halbfertige Gegenstand durch eine Spritzdüse herausgepresst wird, wobei das Vorblasen entweder während oder nach dem Herauspressen stattfindet.

2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der halbfertige Gegenstand an seinen Enden gehalten wird, während er auf einen Durchmesser aufgeblasen wird, der grösser ist als derjenige, den er nach dem Herauspressen aufweist.

3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas durch den Spritzdorn einer Spritzform (36, 37) in den halbfertigen Gegenstand gepresst wird.

4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Durchmesser kleiner als die kleinste Dimension des fertigen Gegenstandes gehalten wird.

5. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Durchmesser grösser als die kleinste Dimension des fertigen Gegenstandes gehalten wird, wobei der halbfertige, vorgeblasene Gegenstand vor der Einführung in die Blasform gefaltet wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des halbfertigen Gegenstandes durch Spritzgiessen in einer Spritzfom fertiggestellt wird, wobei dieses Ende des halbfertigen Gegenstandes während dem darauffolgenden Herauspressen koaxial mit der Achse des Gegenstandes gehalten wird.

7. Verfahren nach Unteransprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzform auf einer Spritzdüse vor dem Herauspressen angeordnet wird, worauf nach dem Spritzgiessen eines Teiles des halbfertigen Gegenstandes mit dem aus der Spritzdüse kommenden Material dieser Teil während des Herauspressens des restlichen Teiles des halbfertigen Gegenstandes von der Spritzdüse weg bewegt wird, worauf das Gas für das Vorblasen eingeführt wird.

8. Verfahren nach Unteransprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas beim Vorblasen den halbfertigen Gegenstand derart aufbläst, dass seine Wanddicke mindestens annähernd der Wanddicke des fertigen Gegenstandes entspricht.

9. Verfahren nach Patentanspruch oder Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas beim Vorblasen mehrmals eingeführt wird, so dass der halbfertige Gegenstand mehrere vorgeblasene Stellen aufweist.

10. Verfahren nach Patentanspruch oder Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas unter einem Druck steht, der höher ist als der Atmosphärendruck.