DE2917055C2

DE2917055C2 - Vorrichtung zum Spritzstreckblasformen biaxial orientierter Hohlkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff

Info

Publication number: DE2917055C2
Application number: DE2917055A
Authority: DE
Inventors: Hans Gerhard Dr.-Ing. Fritz; Helmut 5206 Neunkirchen Scharrenbroich
Original assignee: Voith Fischer Kunststofftechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Battenfeld-Fischer Blasformtechnik 5204 Lohm GmbH
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1981-12-17
Also published as: BE882927A; NL8002330A; FR2454896B1; FR2454896A1; DE2917055A1; US4344749A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzstreckblasformen biaxial orientierter Hohlkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus einem Polyester, mit einer wenigstens einen Spritzdorn und wenigstens eine Außenform aufweisenden Spriizgießstation zum Spritzgießen von Vorformlingen, mit zwei Konditionierstationen zum Einstellen der Streckblasformtemperatur der Vorformlinge, mit einer Blasformstation zum Streckblasformen der Vorformlinge zu den Hohlkörpern sowie mit einem Trageinrichtungen aufweisenden Drehtisch zum Transportieren der Vorformlinge von einer der Stationen zur nächsten.

Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung durchläuft ein auf einem sich schrittweise drehenden Drehteller angeordneter Dorn nacheinander die verschiedenen Stationen, also Spritzgießstation, Temperierstationen und Blasreckstation (DE-OS 24 00 951). Die biayiale Orientierung wird durch einen Streckvorgang herbeigeführt d°r innerhalb der Blasfoim erfolgt Der in der Spritzgießstation bereits teilweise abgekühlte Vorformling muß vor dem Streckvorgang thermisch konditioniert werden, d.h. er muß auf eine für den Streckvorgang geeignete Temperatur gebracht werden, die im allgemeinen eine relativ enge Bandbreite aufweist Außerdem soll das Temperaturprofil über die Wanddicke, das bei Abkühlungsvorgängen einen von beiden Außenseiten her bis auf eine Maximaltemperatur in der Mitte stark ansteigenden Verlauf hat, bei dem Temperiervorgang möglichst weitgehend vergleichmäßigt werden. Dies ist insbesondere bei dickwandigen Vorformlingen, wie sie bei hohen Verstreckraten verwendet werden müssen, notwendig, weil sonst Wanddickenelemente außerhalb der für den Streckvorgang günstigen Recktemperatur verbleiben. Dadurch wachsen die hierfür erforderlichen Kühl- und Konditionierzeiten überproportional an, wobei besonders die für die Temperaturausgleichsvorgänge in der Wandung des Vorformlings aufgrund geringerer Temperaturdifferenzen erforderlichen Zeiträume bis zur doppelten Länge der Kühlzeit zunehmen.

Es ist ferner eine ähnliche solche Vorrichtung bekannt, welche an der Peripherie eines Drehtellers ebenfalls zwei nebeneinanderliegende Konditioniersta-

J5 tionen aufweist, die nacheinander mit dem Vorformling beschickbar sind (US-PS 41 51 247). Dabei müssen die Vorformlinge jedoch ebenfalls zwischen beiden Konditionierstationen durch die freie Atmosphäre gefördert werden. Da die Taktzeit meist durch die tatsächlich erforderliche Konditionierzeit bestimmt wird, erhöht sich hierdurch die Taktzeit und es verringert sich die Leistung der Vorrichtung. Außerdem findet während des Transportes zwischen beiden Konditionierstationen eine unkontrollierte Beeinflussung des Vorformlings Statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzstreckblasvorrichtung zu schaffen, weiche bei relativ hohen Streckraten und damit von relativ dickwandigen Vorformlingen ausgehend, die einzelnen

so Stationen optimal nützt und damit wirtschaftlich arbeitet, so daß das Kosten-Leistungsverhältnis der bekannten derartigen Einrichtungen übertroffen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß die Konditionierstationen symmetrisch zu der Spritzgießstation angeordnet sind und daß die Trageinrichtungen zum abwechselnden Transportieren der Vorformlinge zu jeweils einer der beiden gleich ausgebildeten Konditionierstationen und gleichzeitig jeweils von der anderen Konditionierstation zu der Blasformstation als Greifeinrichtung ausgebildet sind.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung einer solchen Vorrichtung wird die zur Konditionierung zur Verfügung stehende Zeit verdoppelt; sie ist mithin doppelt so groß wie die Teilzykluszeit der Spritzgießstation bzw. der Blasstation.

In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Trageinrichtungen als vier die Vorformlinge im Halsbereich fassende, jeweils um

90° hin- und herschwenkbare Backenpaare ausgebildet. Die Backenpaare bilden jeweils einen Bestandteil des Halsbereiches des Spritzgieß- bzw. Streckblaswerkzeuges. Zwei der um 90° versetzt angeordneten Backenpaare sind also alternierend jeweils Bestandteil der Spritzgießstation und die beiden anderen ebenfalls um 90° versetzt angeordneten Backenpaare sind alternierend jeweils Bestandteil der Blasstation. Somit werden die Dorne nicht zum Transport verwendet, sondern sie sind nur der jeweiligen Station zugeordnet und müssen nur spezifisch für diese Station ausgebildet werden, d. h. optimal für die jeweilige Station. Dies trägt zu einer weheren Optimierung des jeweiligen Teilprozesses bei. Da die Transporteinrichtung jeweils nur um 90° hin- und herschwenkt und auch keine Vertikalbewegungen ausführt, können die Kühl- und Temperiermedien direkt über Schläuche zugeführt werden, so daß keine komplizierten Abdichtprobleme entstehen. Außerdem ergeben sich weniger Wärmedehnprobleme, da der Drehtisch nicht von den Temperiermedien durchströmt wird. Für eine weitere Optimierung der Einrichtung können die einzelnen Stationen in einfacher Weise mit Vielfachkavitäten ausgerüstet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind zur Ermöglichung einer Querverschiebung des jeweiligen Backenpaares mit daranhängendem Vorformling aus dem Bereich der Spritzgießstation in dieser der Spritzdorn nach oben und die Außenform nach unten bewegbar ausgebildet.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen die Konditionierstationen je einen nur diesen Stationen zugeordneten jeweils vertikal verschiebbaren Konditionierdorn auf.

Zur Erzielung einer bestmöglichen azimutalen Temperaturverteilung sind die Konditionierdorne um ihre Längsachse rotierbar ausgebildet. Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ;ine Seitenansicht der Vorrichtung mit einem vier Stationen aufweisenden Drehtisch,

Fig.2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig.3 schematisch in Draufsicht den Drehtisch gemäß F i g. 1 in größerer Darstellung,

Fi g. 4 bis 7 schematisch im Teillängsschnitt jede der vier Stationen der Vorrichtung nach F i g. 3 und

F i g. 8 ein Diagramm des Abkühlverlaufes über die Wanddicke des Hohlkörpers.

Auf einem Maschinengestell 9 der Vorrichtung ist ein Drehtisch 10 gelagert, der mittels eines nicht dargestellten Indexiergetriebes zwischen der dargestellten Stellung und einer entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° gedrehten Stellung hin- und herverschwenkbar ist. An dem Drehtisch 10 sind an Armen 11', 12', 13^r und <4' je ein Backenpaar 11, 12, 13 bzw. 14 befestigt, von denen die Backenpaare 11 und 14 intensiv kühlbar sind. Die einzelnen Backenpaare 11, 12, 13 und 14 führen eine lineare Öffnungs- und Schließbewegung aus (F i g. 3), mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung. Außerhalb der Peripherie des Drehtisches 10 sind vier Stationen angeordnet, und zwar eine Spritzgießstation I, zu beiden Seiten hierzu im Winkel von 90°, d.h. einander gegenüberliegend, je eine Konditionierstation Il und IV und gegenüber der Spritzgießstation 1 eine Blasformstation III. Das Backenpaar 11 ist also alternierend zwischen der Spritzgießstation I und der Konditionierstation II. das Backenpaar 12 zwischen der Konditionierstation 11 und der Blasformstation III, das Backenpaar 13 zwischen der Blasformstation III und der Kondiiionierstation IV und das Backenpaar 14 zwischen der Kondiiionierstation IV und der Spritzgießstation I verschwenkbar. An der Spritzgießslation 1 ist ein mit einer Vierfachkavität ausgebildetes Spritzgießwerkzeug 15 angeordnet (Fig.4), wobei jeder Kavität ein Spritzdorn 16 zugeordnet ist. Die Backenpaare 11 und

ίο 14 bilden abwechselnd einen Bestandteil des Spritzgießwerkzeuges 15 zur Ausbildung des Halsbereiches je eines Vorformlings 19.

In der in Fig.4 dargestellten Stellung sind das Spritzgießwerkzeug 15 mittels eines Hydraulikmotors 17 nach unten und die Spritzdorne 16 mittels eines Hydraulikmotors 18 nach oben gefahren, so daß der gerade gefertigte Vorformling 19 für eine Transportbewegung mittels des Backenpaares 11 zu der Konditionierstation II frei ist Angeflanscht an das Spritzgießwerkzeug 15 ist ein Heißkanalverteiler 20 mit einer seitlich angeordneten Düsenkap-,!platte 21. Zwischen Heißkanalvensiler 20 und Spritzjfießwerkzeug 15 sind zur Vermeidung einer Nachkristallisation zur absoluten Wärmetrennung die gegenseitigen Anlageflächen auf ein Minimum begrenzt Jede Einzelkavität des Spritzgießwerkzeuges 15 ist mit einer separaten, jedoch gemeinsam betätigbaren Nadelverschlußdüse 23 abzuschließen, die durch einen Servomotor 24 betätigt werden. Das Plastifizieraggregat 25, das ebenfalls auf dem Maschinengestell 9 gelagert ist (F i g. 1 und 2), ist geringfügig axial verschiebbar ausgebildet, um es so weit von dem Spritzgießwerkzeug 15 wegfahren zu können, daß dieses vertikal bewegt werden kann. Das Plastifizieraggregat 25 weist ebenfalls eine Nadelverschlußdüse 26 auf, die durch einen Servomotor 27 betätigt wird.

Oberhalb der Spritzdorne 16, die vertikal in die Spritzgießkavität einfahren, sind Zentrierkonen 28 und schwalbenschwanzartige Paßleisten .?9 angeordnet, mittels welchen eine Zentrierung erfolgt und die aufzubringende Formschluß- und Zuhaltekraft übertragen wird. Das Spritzgießwerkzeug 15, die Backenpaare 11, 12, 13 und 14 sowie die Spritzdorne 16 werden mittels Kaltwasser oder einem anderen Temperiermittel, z. B. Stickstoff, in einem geschlossenen Kreislauf optimal gekühlt. Da die Spritzdorne 16 allein zum Spritzgießen verwendet werden und keine andere Aufgabe zu erfüllen haben, können sie hierfür — insbesondere bezüglich der Kühlung — optimal ausgebildet werden. Der Kühlvorgang ist anhand des Diagrammes der F i g. 8 erläutert. Darin ist die Temperatur Tuber der Wanddicke c/des Vorformlings 19 nach verschiedenen Abkühlzeiten t aufgetragen. Am Beginn t = ο der Abkühlzeit beträgt die Temperatur gleichmäßig über die gesamte Wanddicke ca. 285° C. Nach ca. 10 s stellt sich ein T-Profil etwa gemäß der Kurve f = 10 s ein, an den beiden Außenflächen der Wand beträgt die Temperatur dann etwa 10°C, d.h. etwa soviel wie die des Kühlmittels, während sie in der Mitte noch etwa 145°C beträgt. Aufgabe der Konditionierstation II bzw. IV ist es, eine Vergleichmäßigung der Temperatur über die Wanddicke etwa innerhalb des schraffiert dargestellten Temperaturbandes T_k zwischen 90 und 95°C herbeizuführen. Dabei werden die kalten

μ Randschichten hochgeheizt, während die Innenwärme nach außen wegtließt. In F i g. 5 ist die Konditionierstation Il dargestellt. Ein gerade fertig konditionierter Vorformling 19 wird von dem Backenpaar 12 gehalten.

jeder der stramm in den Vorformlingshalsbereich einfahrbaren Konditionierdorne 31 ist :·η den mit dem llalsbcreich in Berührung stehenden Stellen kühlbar und ist im übrigen aber mit einer nicht dargestellten Heizpatrone bestückt. Mittels eines motorischen An- ■; triebes 32 werden sie mit einstellbarer Umfangsgeschwindigkeit in Ratation versetzt.

Wegen des Gewindes des Vorformlings 19 ist es erforderlich, die Rotation in einer reproduzierbaren F.ndstellung stoppen zu können. Die Konditionierkam-K/er 33, die von unten her mittels eines Servomotors 34 in Höhe der Vorformlingc 19 in Position gefahren wird, erstreckt sich entlang den nebeneinanderhängenden Vorformlingen 19 und ist mit horizontal angeordneten bandförmigen IR-Strahlern 35 bestückt, welche die is Aufbringung eines axialen Temperaturprofils auf die Vorformlinge 19 ermöglichen. In Fig. 5 ist eine solche Kammer 33 nur auf einer Seite der Vorformlinge 19 dargestellt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine nicht dargestellte Kammer oder auch ein nichtdargestellter Reflektor angeordnet. In Fig. 7. welche die Konditionierstation IV mit geöffneten Backenpaaren 14 zeigt, und in welcher die Konditionierdorne 31 in die Vorformlinge 19 eingefahren sind, ist als Beispiel einer Alternativausbildung eine topfförmige Heizkammer 37 2Ί mit IR-Ringstrahlern 38 dargestellt, wobei jeder einzelne Vorformling 19 in eine solche Heizkammer 37 eintaucht.

Die Streckblasform 39 ist in F i g. 6 gezeigt. Die Formhälften sind an Formträgerplatten 40 befestigt und so mittels Servomotoren 41 zu öffnen und zu schließen. Auch hier bildet das Backenpaar 13 Bestandteil des Werkzeuges. Die axial verfahrbaren Blasdorne 42 weisen koaxial angeordnete Streckdorne 43 und Abstreifhülsen 44 für die fertig geblasenen Hohlkörper 45 auf. Die Böden der Streckblasformen 39 sind als Kernzugböden 46 für die Ausformung von sogenannten Nockenböden ausgebildet.

Die Vorrichtung arbeitet in den vier Teilzyklen wie folgt: Im Teilzyklus a werden in der Spritzgießstation I unter Verwendung des Backenpaares 11 Vorformlinge 19 gespritzt. Unmittelbar vor Ablauf der Kühlzeit wird das Plastifizieraggregat 25 von der Düse in der Düsenkanalplatte 21 weggefahren und darauf das Spritzgießwerkzeug 15 samt Heißkanalverteiler 20 nach unten abgefahren, bis der Vorformling 19 die Kavität verlassen hat. Gegebenenfalls unter Betätigung von nicht dargestellten Abstreiferplatten werden die Spritzdorne 16 aus den Vorformlingen 19 gelöst und aus diesen herausgezogen (F ig. 4). _w

Im Teilzyklus b werden durch einen 90° -Schwenk des Drehtisches 10 im Uhrzeigersinn die soeben gespritzten Vorformlinge 19 von dem Backenpaar Il zu der Konditionierstation Il transportiert. Durch dieses Umsetzen gelangt das geöffnete Backenpaar 14 in die Spritzgießstation I. wo in einem weiteren Teilzyklus erneut Vorformlinge 19 gespritzt werden.

In die zuvor hergestellten Vorformlinge 19 tauchen in der Konditionierstation Il (Fig. 5) Konditionierdorne 31 von oben ein, die im Halsbereich exakt zentriert werden. F.ine Heizkammer 37 wird von unten her in Position gefahren. Das Backenpaar Il öffnet und die Konditionierdorne 31 beginnen zu rotieren. Nach Ablauf der Teilzykluszeit b schwenken die Backenpaare 11 und 14 wieder um 90" zurück in die Spritzgießstation I bzw. in die Konditionierstation IV. Damit werden in der Spritzgießstation I erneut Vorformlinge 19 gefertigt, während für die in dem Teilzyklus b produzierten Vorformlinge 19 die Konditionierung beginnt.

Durch diesen 90"-Rückschwenk erreicht das Backenpaar 12 die Konditionierstation Il und verharrt dort in zunächst noch geöffnetem Zustand. Kurz vor Abiaul der Teilzykluszeit c wird die Rotationsbewegung der mit Vorformlingen 19 bestückten Konditionierdorne 31 in der Konditionierstation Il an einer bestimmten, absolut reproduzierbaren Position gestoppt. Während das Backenpaar 12 schließt, wird die Konditionierkammer 33 abgesenkt. Die Konditionierdorne 31 werden ausgefahren.

Mit Ab'auf des Teilzyklus c schwenkt der Drehtisch 10 erneut um 90°, und zwar im Uhrzeigersinn. Dabei werden die vollständig konditionierten Vorformlinge 19 der Konditionierstation Il zur Blasformstation III transportiert, während das Backenpaar 13 in die Konditionierstation IV geht und dort auf die im Teilzyklus b gefertigten Vorformlinge 19 wartet.

Im abschließenden Teilzyklus d schließen sich die Blasformhälften um die konditionierten Vorformlinge 19. Von oben fahren die Blasdorne 42 in die Vorformlinge 19 ein. Nach einem kurzen Vorblasvorgang erfolgt der mechanische axiale Streckvorgang gefolgt vom Hauptblasvorgang mittels Hochdruck.

Der biaxial orientierte Hohlkörper 45 kühlt in der Streckblasform 39 aufgrund seiner Dünnwandigkeit und dem geringen abzuführenden Energieeinheit sehr rasch ab (von etwa 95° C auf 30° C). Nach Ablauf dieser Kühlzeit öffnet sich die Streckblasform 39, nachdem zuvor der Streckdorn 43 zurückgefahren wurde. Das Backenpaar 13 öffnet, und die an den Blasdornen 42 hängenden Hohlkörper 45 werden mittels Abstreifhülsen 44 gelöst. Die fertigen Hohlkörper 45 (Polyesterflasehen) falten durch die nach unten geöffneten Streckblasformen 39. Daraufhin beginnt ein p«uier Gesamtzyklus.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Spritzstreckblasformen biaxial orientierter Hohlkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus einem Polyester, mit einer wenigstens einen Spritzdorn und wenigstens eine Außenform aufweisenden Spritzgießstation zum Spritzgießen von Vorformlingen, mit zwei Konditionierstationen zum Einstellen der Streckbiasformtemperatur der Vorformlinge, mit einer Blasformstation zum Streckblasformen der Vorformlinge zu den Hohlkörpern sowie mit einem Trageinrichtungen aufweisenden Drehtisch zum Transportieren der Vorformlinge von einer der Stationen zur nächsten, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierstationen (II und IV) symmetrisch zu der Spritzgießstation (I) angeordnet sind und daß die Trageinrichtungen zum abwechselnden Transportieren der Vorformlinge (19) zu jei-eils einer der beiden gleich ausgebildeten Konditiofiierstationen (II bzw. IV) und gleichzeitig jeweils von der anderen Konditionierstation (IV bzw. II) zu der Blasformstation (III) als Greifeinrichtung ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtungen als vier die Vorformlinge (19) im Halsbcreich fassende, jeweils um 90° hin- und herschwenkbare Backenpaare (11, 12,13 und 14) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Backenpaare (11, 12, 13 und 14) kühlbar ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spritzgießstation (I) der Spritzdorn (16) nach oben und die Außenform nach unten bewegbar ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierstationen (II und IV) jeweils vertikal verschiebbare Konditionierdorne (31) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierdorne (31) um ihre Längsachse rotierbar ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierdorne (31) kühlbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierstationen (II und IV) von unten her in ihre Betriebsstellung verschiebbare Heizkammern (37) mit Heizstrahlern (38) aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstrahler (38) als einzeln regelbare Infrarotstrahler ausgebildet sind. .