DE2134003B2 - Vorrichtung zum herstellen eines hohlkoerpers aus einem thermoplastischen werkstoff durch spritzblasformen - Google Patents

Vorrichtung zum herstellen eines hohlkoerpers aus einem thermoplastischen werkstoff durch spritzblasformen

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DE2134003B2 DE19712134003 DE2134003A DE2134003B2 DE 2134003 B2 DE2134003 B2 DE 2134003B2 DE 19712134003 DE19712134003 DE 19712134003 DE 2134003 A DE2134003 A DE 2134003A DE 2134003 B2 DE2134003 B2 DE 2134003B2
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Wasuke Machida; Iriko Fumio Tokio; Yuzawa Yoshihiko Yokohama; Takeuchi Setsuyuki Ueda; Ibe Nobukuni Nagano; Sato (Japan)
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Showa Denko KX., Tokio; Nissei Plastics Industrial Co., Ltd., Nagano; (Japan)
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Description

35
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem thermoplastischen Werkstoff durch Spritzblasformen, mit einer Spritzgießeinrichtung zum Spritzgießen eines napfförmigen, eine wenigstens annähernd kreisförmige Bodenwand aufweisenden Vorformlings, mit einem der Innenoberfläche der Bodenwand zugeordneten Reckdorn zum mechanischen axialen Recken des Vorformlings, mit einer Temperiereinrichtung zum Temperieren des Vorformlings und des Reckdornes nach dem Spritzgie-Ben und mit einer Blasformeinrichtung zum Blasformen des Vorformlings zu dem Hohlkörper.
Es ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der die Tempenereinrichtung in der Spritzgießeinrichtung angeordnet ist und in der deshalb der Vorformling nur so lange temperiert werden kann, wie er sich noch in der Spritzgießeinrichtung befindet. Daher kann der Vorformling nur so weit abgekühlt werden, daß er aus der Spritzgießeinrichtung entnommen werden kann (CH-PS 4 32 810). Mit der bekannten Vorrichtung ist es daher nicht möglich, die Temperatur des Vorformlings nach dem Entnehmen aus der Spritzgießeinrichtung wieder zu erhöhen und sie insbesondere für die nachfolgenden Arbeitsgänge des axialen Reckens und des Blasformens optimal einzustellen und gesteuert &° aufrechtzuerhalten.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren zum Spritzblasformen von Hohlkörpern wird ein Vorformling nach dem Spritzgießen aufgewärmt, nach dem Aufwärmen mit Druckluft teilweise aufgeblasen, anschließend unter gleichzeitigem Einblasen von Druckluft durrh einen Reckdorn axial gereckt und schließlich bis zum Erreichen seiner endgültigen Gestalt weiter aufgeblasen (CH-PS 4 86 971). Abgesehen davon, daß dieses Verfahren umständlich ist, kann die Temperatur des Vorformlings lediglich nach dem Spritzgießen eingestellt werden. Während der drei darauffolgenden Arbeitsgänge, d.h. während dem Vorblasen, dem Recken und dem Fertigblasen ist eine Steuerung der Temperatur nicht mehr möglich.
Wenn der Vorformling beim axialen Rechen durch den Reckdorn in der Längsrichtung gedehnt wird, ist es schwierig, einen Temperaturausgleich zwischen dem Reckdorn und dem Vorformling aufrechtzuerhalten.
1st die Temperatur des Reckdornes im Vergleich zur Temperatur des Vorformlings zu gering, obwohl der Vorformling gleichmäßig erwärmt worden war, so wird der an dem Reckdorn anliegende Teil des Vorformlings einschließlich des ihn umgebenden Bereiches durch Abkühlung verfestigt, was zur Folge hat, daß er gelegentlich abreißt, womit eine Blasform unmöglich wird. 1st auf der anderen Seite die Temperatur des Reckdornes zu hoch, so wird der mit dem Reckdorn in Berührung kommende Teil des Vorformlings erweicht und kann reißen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperatur in dem herzustellenden Werkstück während der Herstellung zu kontrollieren und an die jeweils günstigste Werkstofftemperatur möglichst genau anzupassen, wobei das Einhalten einer genauen Werkstofftemperatur besonders während des axialen Reckens wichtig ist.
Diese Aufgabe wird ;rfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperier°inrichtung zum Wiedererwärmeri des in der Spritzgießeinrichtung abgekühlten Vorformlings von der Spritzgießeinrichtung getrennt angeordnet ist und da3 der Reckdorn während des Wiedererwärmens und während des Blasformens an der Innenoberfläche der Bodenwand des Vorformlings anliegend geführt ist.
Die Temperatur in dem besonders kritischen Bereich des Vorformlings, an dem der Reckdorn während des Reckens anliegt, kann besonders genau dadurch gesteuert werden, daß in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung der Reckilorn eine eigene Temperiereinrichtung aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung ist in dem Unteranspruch 3 gekennzeichnet.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zum Spritzbleiformen gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 die Vorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer teilweise aufgeschnittenen Seitenansicht.
F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 mit einer schematischen Darstellung der Anordnung einer Spritzgießeinrichtung, einer Temperiereinrichtung und einer Blasformeinrichtung in einer Draufsicht,
F i g. 3A bis 3G die Arbeitsstationen der Vorrichtung gemäß F i g. 1 jeweils im Schnitt, mi' einer schematisehen Darstellung des Herstellens eines Hohlkörpers.
F i g. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Tempe riereinrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ir. ein.err senkrechten Schnitt und
Fig. 5A bis 5C ein zweites Ausführungsbeispiel de Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers, wöbe die Arbeitsstationen jeweils im senkrechten Schnit dargestellt sind,
In Fig. 1 ist ein Formträger veranschaulicht, welche eine obere Tragscheibt 1 für einen oberen Formtei
eine mittlere Tragscheibe 2 für einen mittleren Formteil und eine untere Tragscheibe 3 für sinen unteren Formteil aufweist, wobei die Tragsch^iben 1,2,3 in ihrer jeweiligen Stellung beweglich gelagert sind. Die Tragscheiben 1, 2 und 3 schließen eine Spritzgießeinrichtung A. eine Blaseinrichtung S und eine Temperiereinrichtung C zur Wiedererwärmung eines eine Bodenwand 11 a aufweisenden Vorformlings 11 ein.
In Fig.2 ist die relative gegenseitige Lage der Spritzgießeinrichtung A, der Blasformeinrichtung B und der Temperiereinrmhtung C schematisch dargestellt, woraus zu ersehen ist, daß die Einrichtungen A.Buna C jeweils um einen Zentriwinkel von 120° gegeneinander versetzt sind.
An der Unterseite der nach oben abnehmbaren oberen Tragscheibe 1 sind ein Spritzpi.eßkern 4, ein Heizdorn 5 zu~ Beheizung der Innenseite des Vorformlings 11 und ein Blasformkern 6 angeordnet. Am unteren Ende des Blasformkernes 6 :,st ein Reckdorn 7 vorgesehen, der den Vorformling 11 während des Blasformens in axialer Richtung reckt.
Auf der Oberseite der mittleren Tragscheibe 2 sind Halter 8,9,10 angeordnet, die jeweils einen Winkel von 120° zwischen sich einschließen und die dem Festhalten des Randes 21 des Vorformlings 11 dienen. Die mittlere Tragscheibe 2 ist horizontal um eine senkrecht zu ihrer Oberfläche verlaufende, in der Zeichnung nicht dargestellte Achse drehbar.
Auch die mittlere Tragscheibe 3 ist in Vertikalrichtung abnehmbar. Sie trägt auf ihrer Oberseite eine Spritzgießaußenform 12, eine Heizvorrichtung 13 und die zwei Hälften 14 und 15 einer Blasaußenform. Die Spritzgießaußenform 12 weist eine Formhöhlung 17 und einen Einsprhzkanal 16 auf, während die Heizvorrichtung 13 über eine Höhlung 18 verfügt, in der der Vorformling 11 durch Wärmeübertragung von der Heizvorrichtung 13 erwärmt wird. Die Hälften 14 und 15 der Blasaußenform schließlich, die voneinander getrennt werden können, haben je eine Höhlung 19 bzw. 20.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 soll nun anhand der F i g. 3A - 3G erklärt werden:
F i g. 3A veranschaulicht den Zustand tier Spritzgießeinrichtung A zu dem Zeitpunkt, in dem diese mittels der oberen, der mittleren und der unteren Tragscheiben 1,2 und 3 zusammengefügt ist. In den Zwischenraum zwischen der Spritzgießaußenform 12 und dem Spritzgießkern 4 wird über den Einspritzkanal 16 piastifizierter Kunststoff eingespritzt (Fig. 2B). Dadurch wird der einseitig geschlossene Vorformling 11 beigestellt. Hierauf werden die obere Tragscheibe 1 und die untere Tragscheibe 3 vertikal von der mittleren Tragscheibe 2 wegbewegt und in die in F i g. 3C dargestellte Stellung überführt. Hierbei wird der Vorformling 11 an seinem Rand 21 vOn dem Halter 8 festgehalten. Hierauf wird die mittlere Tragscheibe 2 um 120 gedreht, so daß der Vorformling Ii in die Temperiereinrichtung C gelangt (Fig. 3D), worauf die Tragscheiben 1, 2 und 3 wieder zusammengefügt werden (F i g. 3E). Der Vorformling 11 ist nunmehr· von der Höhlung 18 der Heizvorrichtung 13 umschlossen, während der Heizdorn 5 in den Vorformlinp 11 ragt, womit der Vorformling !1 durch Wärmezufuhr sowohl von dem Hei/dorn 5 als auch von der Heizvorrichtung 13 erwärmt wird. Die Heizvorrichtung 13 und. der Heizdorn 5 sind jeweils mit eingebetteten Heizleitern, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, ausgerüstet Der Vorformling 11 wird nunmehr so weil erwärm'. 1 er durch Aufblasen geformt werden kann.
Nach der Erwärmung des Vorformlings 11 werden die obere Tragscheibe 1 und die untere Tragscheibe 3 wieder von der mittleren Tragscheibe 2 wegbewegt, worauf die mittlere Tragscheibe 2 um 120° gedreht wird, so daß der erwärmte Vorformling 11 nunmehr in die Blasformeinrichtung B gelangt (F i g. 3F). Anschließend werden die Tragscheiben 1, 2 und 3 zusammengefügt und die beiden Hälften 14 und 15 der Blasaußenform zusammengedrückt Hierbei bewegt sich der Blasformkern 6 nach unten und dehnt den erwärmten Vorformling 11. Gleichzeitig oder nach dem Dehnen wird Druckluft in den Hohlraum des Vorformlings 11 durch einen nicht dargestellten, in dem Blasformkern 6 angeordneten Kanal eingeblasen, so daß der Vorformling 11 seitlich aufgeweitet wird. Nach dem Blasformen werden die drei Tragscheiben 1, 2 und 3 und die beiden Hälften 14 und 15 wieder voneinander getrennt, worauf der fertige Hohlkörper aus der Vorrichtung entnommen wird (F ig. 3H).
Bei der in den F i g. 3D und 3E veranschaulichten Erwärmung des Vorformlings 11 kann der Rand 21 des Vorformlings 11 gelegentlich durch Schrumpfen verformt werden. Diese Verformung des Randes 21 des Vorformlings 11 beim Temperieren läßt sich folgenderweise vermeiden.
Danach wird das Temperieren des Vorformlings 11 unter Verwendung eines inneren Stützkernes 23 durchgeführt, der eine Schulter aufweist und die Innenseite des Randes 21 des Vorformlings 11 abstützt (F i g. 4). und der anstelle des Heizdorr.es 5 nach Fig.! eingesetzt wird. Beim Temperieren wird die Schulter des Stützkerns 23 in den Rand 21 des Vorformlings 11 eingeführt, so daß der Rand 21 sowohl durch die Schulter des Stützkerns 23 als auch durch den Halter 8 fixiert wird, wodurch das Vorformen des Randes 21 beim Temperieren vermieden wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Temperiereinrichtung nach F i g. 5A ist ein Stützkern 23' vorgesehen, welcher axial einen Reckdorn 7 aufweist. Ein durch die Verfahrensschritte nach den Fig. 3A bis 3C erhaltener Vorformling 11 wird in die Temperiereinrichtung C überführt, die mit der Heizvorrichtung 13 und dem Stützkern 23' nach Fig. 5A ausgerüstet ist, wobei der Rand 21 des Vorformlings 11 zwischen der Schulter des Stützkerns 23' und dem Halter 8 festgehalten ist und der Vorformling 11 durch die Heizvorrichtung 13 erwärmt wird. Nach der Erwärmung des Vorformlings 111 wird lediglich die Heizvorrichtung 13 entfernt, während der Halter 8 und der Stützkern 23' mit dem von ihnen festgehaltenen Vorformling 111 in die Blasformeinrichtung B überführt werden. Bei Verwendung eines solchen in den Vorformling 11 hineingreifenden Stützkerns 23' ist die obere Tragscheibe i deshalb nicht nur nach oben bewegbar, sie muß vielmehr auch um eine senkrecht zur Scheibenebene verlaufende Achse horizontal drehbar gelagert sein. In der Blasformeinrichtung ß werden die Hälften 14 und 15 der Blasaußenform an den Halter S angefügt, so daß der Vorformling 11 von den Häiften 14 und 15 eingeschlossen ist (F . l\ 5B). Duich Vorschieben des Reckdornes 7 und F.inbbsen von Druckluft in den Hohlraum des Vorform'ings 11 über einen nicht dargestellten Kana!, welcher auf der Innenseue des Stützkerns 23' mündet, wird der Vorformling 11 aufgeweitet, so daß er in den Zustand nach F i g. 5C übergeht. Bei Verwendung eines solchen Reckdornes 7 ist ein Blasformkern 6, der an der oberon Tragscheibe 1 sitzt (Fig. 1).überflüssig.
Beim Temperieren wird der Reckdorn 7 so weit vorgeschoben, daß er die EJodenwand lla des Vorformlings 11 auf der Innenseite berührt. Da der Vorformling 11, welcher den Reckdorn 7 berührt, im Ganzen erwärmt wird, wird der Reckdorn 7 im wesentlichen auf die gleiche Temperatur wie der Vorformling 11 gebracht, womit die Gefahr des Abreißens oder des Aufreißens bei dem Blasformen beseitigt wird. Die Temperatur dies Reckdornes 7 kann geregelt werden. Steht der Reckdorn 7 mit der Bodenwand 11a des Vorformlings 11 bei dessen Erwärmung in Berührung, so kann die Temperatur des Reckdorns 7 auf die Temperatur gebracht werden, auf die die Bodenwand 11a des Vorformlings 11 erwärmt wird. Besonders zufriedenstellende Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Temperatur des Reckdornes 7 auf einem Wert gehalten wurde, der geringfügig (etwa 5 bis 10"C) unter der Temperatur des Vorformlings 11 lag. Zur Temperaturregelung der Temperatur des Reckdornes 7 wird ein Wärmeübertragungsmedium verwendet, «3 das in dem Reckdorn 7 zirkuliert.
Als Antriebsmechanismus für den Kern 4 und den Halter 8 kann ein druckmediumsbetätigter Mechanismus, ein mit einer elastischen Kraft wirkender Mechanismus usw. verwendet werden.
Beispiel 1
Polypropylen mit einem spezifischen Gewicht von C,90g/cm3 und einem melt flow index von 7,0 wurde entsprechend den Verfahrensschritten nach den Fig.3A-3G durch Spritzgießen und Blasenformen geformt. In der Spritzeinrichtung wurde ein Vorformling durch Spritzgießen bei 2500C hergestellt. Der Vorformling wurde nach Abkühlung des Spritzgießkernes vollständig von dem Spritzgießkern abgenommen und in die Temperiereinrichtung überführt, in der er auf 145°C erwärmt wurde. Der erwärmte Vorformling wurde sodann in die Blasformeinrichtung gebracht, in der er mit einem Blasdruck von 0,5 kp/cm2 in einer Blaszeit von 10 s. blasverformt wurde, wobei er auf 3,5mal der ursprünglichen Länge längsgereckt und seitlich auf 4mal den ursprünglichen Durchmesser aufgeweitet wurde. Die Blasformtemperatur wurde bei dem Formen auf 40 bis 60° C abgesenkt.
Auf diese Weise wurde eine Flasche mit einem Inhalt von 260 cm3 und einem Gewicht von 2,1 g hergestellt. Die Wanddicke der Bodenwand und der Seitenwände war gleichmäßig 0,1 mm. Die Flasche war frei von Riefen und Formunregelmäßigkeiten. Die Zugfestigkeit der Flasche betrug 1000 bis 1500 kp/cm2. Dieser Wert liegt wesentlich höher als der entsprechende Wert von üblichen Produkten, der 350 bis 450 kp/cm2 nicht übersteigt.
Beispiel 2
Eine Kunststoffmischung, die aus 95 Gewichts.-% eines Äthylen-Propylen Mischpolymeren (Äthylengehalt 2-3 Gewichts.-% mit einem spezifischen Gewicht von 0,9 g/cm3 und einem melt flow index von 7,0 und 5 Gewichts.-% eines Polyäthylens mit einem spezifischen Gewicht von 0,96 g/cm3 und einem melt flow index von 5,0 bestand, wurde gemäß dem anhand der F i g. 3A bis 3G veranschaulichten Vprfahren verformt, mit dem Unterschied jedoch, daß die Erwärmung des Vorformlings unter Verwendung der Anordnung nach F i g. 5A durchgeführt wurde.
In der Spritzgießeinrichtung wurde die Kunststoffmischung zunächst durch Spritzgießen in einen Vorformling bei einer Temperatur von 185°C überführt. Der Vorformling wurde sodann nach dem Abkühlen vollkommen von dem Spritzgießkern abgenommen. Anschließend wurde der Vorformling in die Temperiereinrichtung überführt, in der er durch die auf 1700C erwärmte Temperiereinrichtung erwärmt wurde. Der erwärmte Vorformling wurde auf 1150C gebracht, wobei das Ende des Reckdornes, das durch in dem Reckdorn zirkulierendes öl von 110° C auf 110° C gehalten wurde, gegen die Innenseite der Bodenwand des Vorformlings gedrückt wurde. Dies gestattete eine Längendehnung des Vorformlings auf das 2,2- bis 3,4fache der ursprünglichen Länge, ohne daß an der Bodenwand Risse auftraten. Auf diese Weise wurden Behälter mit einem Inhalt von 450 cm3 und von \ 350 cm' hergestellt, die jeweils 12 g wogen. Die Wanddicke betrug 0,2 mm bei dem 450 cm3-Behälter und 0,1 mm bei dem 1350 cm3-Behälter. Beide wiesen gleichmäßige Wanddicken auf und waren frei von Formunregelmäßigkeiten und Riefen. Hinsichtlich der Durchsichtigkeil waren sie bekannten vergleichbaren Produkten überlegen. Die Zugfestigkeit betrug 800 bis 1500 kp/cm2, was ebenfalls den entsprechenden Wert von bekannten Gegenständen, deren Zugfestigkeit bei 350 bis 450 kg/cm2 liegt, wesentlich übersteigt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem thermoplastischen Werkstoff durch Spritzblasformen, mit einer Spritzgießeinrichtung zum Spritzgießen eines napfförmigen, eine wenigstens annähernd kreisförmige Bodenwand aufweisenden Vorformlings, mit einem der !nnenoberfläche der Boden wand zugeordneten Reckdorn zum mechanischen axialen Recken des Vorformlings, mit einer Temperiereinrichtung zum Temperieren des Vorformlings und des Reckdornes nach dem Spritzgießen und mit einer Bljsformeinrichtung zum Blasformen des Vorformlings zu dem Hohlkörper. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung (C) zum Wiedererwärmen des in der Spritzgießeinrichtung f/ψ abgekühlten Vorformlings (11) von der Spritzgießeinrichtung (A) getrennt angeordnet ist und daß der Reckdorn (7) während des Wiedererwärmens und während des Blasformens an der Innenoberfläche der Boden wand (Ha) des Vorfo-mlings (11) anliegend geführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reckdorn (7) eine eigene Temperiereinrichtung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Reckdorn (7) beim Erwärmen des Vorformlings (II) an der Innenoberfläche der Bodenwand (11a) des Vorformlings (H) anliegend gehalten ist.
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