DE2423413A1

DE2423413A1 - Spritzguss- und blasformverfahren zur herstellung von hohlkoerpern und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2423413A1
Application number: DE2423413A
Authority: DE
Inventors: Nobukuni Ibe; Fumitaka Igarashi; Fumio Iriko; Yoshio Kosuda; Otohiko Miyauchi; Setsuyuki Takeuchi; Yoshihiko Yuzawa
Original assignee: Showa Denko KK; Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd; Resonac Holdings Corp
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1974-12-05
Also published as: JPS503169A; GB1467465A

Description

PATENTANWÄLTE £ H £ J H I 4

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

Dipl. -Ing. Ernst Rathmann

München 71, den 13. Mai 1974 Melchlorttr. 42

Un.er Zeichen: AK5P-1170+GH

Showa.Denko Kabushiki Kaish... 13-9 Shiba Daimon 1-chome, Minato-ku, Tokyo, Japan

und

Nissei Plastics Industrial Co. .

Ltd.

2110 Oaza Minamijo, Sakaki-machi,

Hanishina-gun, Nagano-ken, Japan

Spritzguß- und Blasformverfahren zur Herstellung von Hohlkörpern und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Spritzguß- und Blasformverfahren zur Herstellung eines Vorformlings durch Spritzgießen und zur Verarbeitung des Vorformlings in einen Hohlkörper durch Blasformen nach einer vorausgehenden Erwärmung sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Spritzgießen und Blasformen zur Herstellung von Hohlkörpern wird zuerst ein rohrförmiger mit einem Boden versehener Vorformling durch Spritzgießen hergestellt und dieser Formling anschließend durch Blasformen in einem Blaswerkzeug zu dem gewünschten Hohlkörper ver-

Fs/mü arbeitet.

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arbeitet. Es ist bekannt, daß Hohlkörper mit guter Transparenz hergestellt werden können, wenn der beispielsweise aus Polypropylen bestehende Vorformling rasch innerhalb der Gußform abgekühlt wird und anschließend nach einem Wiedererwärmen des Vorformlings im Blaswerkzeug ausgeblasen wird.

Bei der Erzeugung transparenter durch Blasformen hergestellter Artikel muß die Temperatur des Blas Werkzeuges etwas niedriger sein als beim üblichen Formverfahren, so daß es Schwierigkeiten bereitet, bei der Herstellung transparenter Hohlkörper eine gute Ausbeute und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Einer der Fehler bzw. Beanstandungen an solchen in bekannter Weise hergestellten Hohlkörpern besteht in der Un- . gleichmäßigkeit der Materialstärke. Es wurde festgestellt, daß diese Ungleichmäßigkeit von der ungleichmäßigen Temperatur des Vorformlings beim Ausblasen abhängt. Obwohl damit die Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung mit Hilfe einer ausreichenden Kühlung des Vorformlings in der · Spritzform zu eliminieren wäre, ist eine solche verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nehmende Kühlung unerwünscht, da die Zeit für die Herstellung eines Artikels.damit zu lang wird. Unter einer solchen verlängerten Herstellungszeit leidet die Wirtschaftlichkeit der Anlage ganz wesentlich.

Betrachtet man die herkömmliche Methode zum Abkühlen der Spritzguß form, welche zur Herstellung des Vorformlings verwendet wird, so ist zu berücksichtigen, daß die Kühlkanäle in der bekannten Form schraubenförmig bzw. spiralförmig oder zick-zackförmig verlaufen. Diese Art der Kühlung ist für das übliche Spritzgießen ausreichend, da die gegossenen Artikel nur so weit abgekühlt werden müssen, daß sie aus der Spritzgußform genommen werden können. Ein entsprechendes Kühlsystem wird naturgemäß auch beim Blasformen verwendet.

Die Unregelmäßigkeit des Abkühlens kann nicht vollständig eliminiert wer-

- 2 - den

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den, da die nicht ausreichend abgekühlten Vorformlirige mit der ungleichmäßigen Temperaturverteilung anschließend wieder erwärmt und durch Blasverformen weiter verformt werden. Aus Gründen der Wärmewirtschaftlichkeit und der Verringerung der für einen Herstellungszyklus benötigten Zeit ist eine gleiche und gleichförmige Temperaturverteilung im Vor formling in der Spritzgußform ebenfalls wünschenswert.

Was die Anordnung bekannter schraubenförmig oder zickzackförmig verlaufender Kühlkanäle anbelangt, so liegen die Einlaufe und Ausläufe dieser Kühlkanäle in Bereichen der Form, welche eine ungleichförmige Temperaturverteilung auslösen können. Außerdem ist der Kühleinfluß in den Bereichen neben den Kühlkanälen größer, so daß der Vorformling in eine:r schraubenförmig verlaufenden Weise abgekühlt wird, was.zu einem Verziehen bzw. Verwinden des Vorformlings führen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorliegend erwähnten einem herkömmlichen Spritzguß- und Blasformverfahren anhaftenden Nachteile zu eliminieren und Vorkehrungen zu schaffen, um die Abkühlung des Vorformlings in der Spritzgußform zu ermöglichen, wobei diese Abkühlung eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Vorformling gewährleistet. In diesem Rahmen soll die Erfindung dazu beitragen, daß die Herstellung von Hohlkörpern mit gleichförmiger und gleicher Dicke durch ein Spritzguß- und Blasformverfahren in einfacher Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorformling in der Spritzgußform vor der Erwärmung zum Blasformen mit einer Vielzahl von parallel zur Achse des Vorformlings verlaufenden Kühlkanälen gekühlt wird.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand

- 3 - von

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von weiteren Ansprüchen. Durch die Maßnahmen der Erfindung soll in vorteilhafter Weise dafür gesorgt werden, daß ein im Spritzgußverfahren hergestellter Vorformling eine gleichmäßige Abkühlung erfährt und nach einer Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur sich im Blaswerkzeug zu einem Hohlkörper ausblasen läßt, der eine sehr gleichförmige Dicke im Endprodukt gewährleistet, ohne daß besondere Steuermaßnahmen notwendig sind. Aufgrund dieser erfinderischen Maßnahmen ergeben sich Vorteile, die bei der Verwendung der bekannten Herstellungsverfahren nicht erzielbar sind. Vorteile dieser Art sind die gute Symmetrie der Einlaufe und Ausläufe der Kühlkanäle, wodurch eine sehr gleichmäßige Kühlung des Vorformlings zu erwarten ist, die Möglichkeit, die Kühlwirkung einzelner Kühlkanäle unabhängig voneinander zu steuern und zu überwachen, indem der Fluß des Kühlmittels beeinflußt wird, wobei die Einstellung des Kühlmittelflusses in den Kühlkanälen durch einfache Überwachung der Abweichung oder der Unebenheiten der Dicke des Endproduktes in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur festgestellt und entsprechend der Kühlmittelfluß eingestellt werden kann, wobei eine Temperaturmessung an der Form nicht notwendig wird. Damit entfällt auch die Notwendigkeit für aufwendige Temperaturregelsysteme, um die Temperatur der Form einzustellen und festzuhalten.

Die Vorteile und.Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Spritzgußform zur Herstellung eines Vorformlings mit Kühlkanälen bekannter Art;

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Spritzgußform gemäß der

Erfindung;

- 4 - Fig. 3

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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Spritzgußform zur Herstellung von Vorformlingen dargestellt, die mit herkömmlichen Kühlkanälen versehen ist. Zu diesem Zweck ist der Umfang des Formkörpers 1 mit einer schraubenförmig verlaufenden Ausnehmung versehen. Der Formkörper ist von einer Formschale 1* umgeben, die die schraubenförmig verlaufenden Ausnehmungen abdeckt, so daß dadurch die Kühlkanäle 4 gebildet werden. Die Kühlflüssigkeit wird über einen Einlauf 5 zugeführt und über einen Ablauf 6 wieder abgenommen. Durch diesen Verlauf eines kontinuierlichen Kühlkanals ergibt sich natürlicherweise, daß der größte Kühleffekt im Bereich des Binlaufes wirksam ist und längs dem Kühlkanal ein Abfall der Kühlwirkung statt- · findet. Daraus ergibt sich, daß eine gleichmäßige oder symmetrische Abkühlung niemals möglich ist und sich eine ungleichförmige Temperaturverteilung für den im Formhohlraum 3 befindlichen Vorformling ergibt. Entsprechend wird diese unregelmäßige Temperaturverteilung in den nächsten Verfahrens schritt mit übernommen, in welchem der Hohlkörper nach einer erneuten Erwärmung ausgeblasen werden soll. Damit kann ein gleichmäßiger Ausblas Vorgang wegen der ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Vorformling nicht erwartet werden, so daß man auch nicht die erwartete gute Qualität für das Endprodukt erhält.

In den Fig. 2 und 3 ist eine Ausführungsform einer Spritzgußform dargestellt, mit der sich die Erfindung verwirklichen läßt. Diese Spritzgußform umfaßt einen Formkörper 1, eine Formschale 1' und einen Formkern 2, der in den Formkörper 1 eingesetzt einen Formhohlraum 3 freiläßt. In der Peripherie des Formkörpers 1 sind senkrecht verlaufende Kühlkanäle 14 ausgebildet, dieparallel zur Rotationsachse des Vorformlings verlaufen. Dabei können die Kühlkanäle aus in den Formkörper eingearbeiteten Ausnehmungen bestehen, die durch die Formschale abgedeckt werden. Jeder einzelne Kühlkanal ist mit einem Einlauf 15 am unteren Ende

- 5 - und

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und einem Auslauf 16 am oberen Ende versehen. Zum Einspritzen des Rohmaterials ist ein Gießkopf 17 vorgesehen, der einen Extruderdorn 18 und einen Eingußtrichter 19 aufweist. Es ist wünschenswert, daß die Kühlkanäle symmetrisch zur Achse des Vorformlings angeordnet verlaufen. Deshalb können beim Vorsehen von z.B. nur zwei Kühlkanälen diese auf gegenüberliegenden Seiten des Formkörpers angebracht sein. Bei drei Kühlkanälen sind diese in einem Abstand von etwa 120 über den Umfang des Formkörpers verteilt. Bei mehr als drei Kühlkanälen werden diese entsprechend mit gleichem Abstand über die Oberfläche des Formkörpers verteilt vorgesehen. Die in den Figuren dargestellte Gußform ist mit acht Kühlkanälen 14 versehen, wobei das Kühlmittel über unten liegende Einlaufe 15 zugeführt und über oben liegende Abläufe 16 abgeführt wird.' Grundsätzlich ist es nur bedingt wünschenswert, Kaarnadelkurvenartig verlaufende Kühlkanäle vorzusehen, jedoch, wenn diese symmetrisch angeordnet sind, erweisen sie sich für den praktischen Anwendungsfall als akzeptabel.

In dem nachfolgenden Teil der Beschreibung wird ein Beispiel für die Erfindung und ein Vergleichsbeispiel für eine bekannte Lösung gegeben.

3 Unter Verwendung von Polypropylen mit einer Dichte von 0, 9 bis 0, 91 gr/cm und einer MFI von 1,0 gr/10 Minuten wird ein topfartig geschlossener Vorformling durch ein Spritzgießen hergestellt. Nach einer Abkühlung wird dieser Vorformling mit Hilfe eines Rohrerhitzers erneut aufgewärmt und in einem Blaswerkzeug eine Flasche mit einem Inhalt von etwa 180 ml ausgeblasen. Die Abmessungen des Vorformlings betragen: Länge 70 mm, äußerer Durchmesser 20 mm, Dicke 3 mm.

Für die Herstellung eines solchen Vorformlings wurden folgende Bedingungen bei den zu vergleichenden Herstellungsverfahren eingehalten.

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	gemäß der Erfindung	AK5P-1170+GH

V erf ahrens s ehr itt	210°C	bekanntes Verfahren
Spritzgußverfahren:	6 Sek.
Kunstharztemperatur	5 Sek.	210°C
Injektions zeit	80 Kg/cm²	6 Sek.
Abkühlzeit		5 Sek.
In j ektions au s druck	Parallel zur Achse des	80 Kg/cm²
Kühlverfahren:	Vorformlings
Kühlkanal	Kanaldur chmes s err	schraubenförmig
	8 mm
	Kanaldurchmesser:
	3 mm

Kühlflüssigkeit

Str ömungs ges chwindigkeit

Kanalabstand:

Abstand von der Achse des Vorformlings: 20 mm

Höhe: 45 mm Wasser mit 15°C

Im Kanal nähe Injektionsdüse: 100 ccm/Min

Im Kanari: 0 ccm/Min
Im Kanal 2:120 ccm/Min Im Kanal 3: 200 ccm/Min

Schraubendurchmesser: 50 mm

Höhe: 45 mm Wasser mit 15 C

200 ccm/Min

Blasformverfahren:

Wiedererwärmung des 150 Sek_# bei 190 C

Vorformlings

Dicke des Fertigprodukts 0. 35-0.45 mm (max. -min.)

150 Sek. bei 190 C

15-0. 60 mm

Bei dem

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Bei dem zuvor gegebenen Beispiel erhielt man die Binlaufgeschwindigkeit für die Kühlmittelflüssigkeit durch Messen der Dicke des Fertigprodukts, um über diesen Weg den Bereich der Dickenverteilung auf ein Minimum zu verkleinern. Die Spritzgußform für den Vorformling steht in Berührung mit der rückseitigen Platte der Injektionsdüse, dem Formkörper, dem Antriebsmechanismus für die Formkörper sowie mit den Schließ- und Haltevorrichtungen, so daß davon ausgegangen wird, daß ein Teil der ungleichen Temperaturverteilung durch Wärmeübertragung über diese Teile ausgelöst sein kann.

Wenn bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel für die Erfindung die Zuführ der Kühlflüssigkeit im Kanal 2 unterbrochen wurde, ergab sich eine Dicke in dem zugeordneten Teil des Vorformlings von etwa 0, 2 mm, wogegen die anderen Teile des Vorformlings eine Dicke von etwa 0, 6 mm annahmen. Daraus läßt sich entnehmen, daß die Temperaturverteilung in dem in der ersten Spritzgußform befindlichen Vorformling einen großen Einfluß auf die Dicke verteilung des ausgeblasenen Fertigproduktes hat.

Die Kühlkanäle für die Spritzgußform sind bei der vorliegenden Erfindung voneinander unabhängig und können auch unabhängig voneinander gesteuert werden. Diese Steuerung kann durch einfaches Überwachen des Bndproduktes erfolgen, an dem ungleichmäßige oder unregelmäßige Dicken durch einfaches Messen festzustellen sind. Aufgrund dieser Meßwerte kann über empirische Wege der benötigte Strom der Kühlflüssigkeit über den entsprechenden Kanal ermittelt und eingestellt werden. Selbst wenn man für die konventionelle schraubenförmige Ausführung eines Kühlkanales davon ausgeht, daß dieser in mehrere Lagen unterteilt wird, ist es schwierig oder nahezu unmöglich, die Teinperaturverteilung des Vorformlings in einer Ebene um die Achse genau einzustellen. Wenn der

- 8 - üblicher -

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üblicherweise verwendete schraubenförmig verlaufende Kühlkanal in mehrere horizontale Abschnitte unterteilt wird und diese einzelnen Abschnitte an achsenparallel verlaufende Abschnitte der Kühlkanäle gemäß der Erfindung angeschlossen werden, dann kann dies zu vorteilhaften Effekten bei besonders ausgefallenen Formen für den Vorformling führen.

-" 9 - Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

Spritzguß- und Blasformverfahren zum Herstellen eines Vorformlings durch Spritzgießen und zur Verarbeitung des Vorformlings in einen Hohlkörper durch Blasformen nach einer vorausgehenden Abkühlung und Wieder erwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling in der SprItzgxißform vor dem Erwärmen zum Blasformen mit einer Vielzahl von parallel zur Achse des Vorformlings verlaufenden Kühlkanälen (14) gekühlt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Kühlkanäle fließende Kühlflüssigkeit in ihrer Strömungsgeschwindigkeit separat eingestellt bzw. gesteuert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1

oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper der Spritzgußform mit einer um den Formhohlraum herum angeordneten Vielzahl von Kühlkanälen versehen ist, die parallel zur Hauptachse des Formkörpers bzw. des Formhohlraums verlaufen.

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