DE69703618T2

DE69703618T2 - Verbesserung an verfahren und anlage zur herstellung von thermoplastischen vorformlingen

Info

Publication number: DE69703618T2
Application number: DE69703618T
Authority: DE
Inventors: Moreno Barel; Franco Bellotto
Original assignee: SIPA Industrializzazione Progettazione e Automazione SpA
Current assignee: SIPA Industrializzazione Progettazione e Automazione SpA
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: PL182070B1; AU2024797A; DE69703618D1; ITPN960025A0; JP2000508593A; IT1289373B1; PL329355A1; ITPN960025A1; BR9708849A; EP0900135A1; JP3953521B2; AU706097B2; WO1997039874A1; TR199801048T2; EP0900135B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage für die Herstellung von Behältern aus Thermoplastharz, insbesondere Polyethylenterephtalat (PET) und Polypropylen (PP), die zum Füllen mit Flüssigkeiten bestimmt sind, die auch hohe Temperatur haben und/oder karbonisiert sein können, d. h. CO&sub2;-Gas (Kohlendioxid) enthalten können, in industriellem Maßstab.
Auf dem Gebiet, das die Technologie und die Maschinen zum Herstellen derartiger Behälter umfasst, gibt es eine Reihe von Entwicklungen und Verbesserungen, die darauf abzielen, Produktionsprozesse und damit zusammenhängende Vorrichtungen zu schaffen, mit denen die Behälter auf zunehmend zuverlässige, kosteneffektive, flexible Weise mit steigender Qualität, in einem konkurrenzfähigen industriellen Umfeld in großer Stückzahl hergestellt werden können.
Es ist allgemein bekannt, dass diese Herstellungsprozesse schematisch in zwei grundlegende Arten unterschieden werden können, d. h. einstufige und zweistufige Prozesse. Die vorliegende Erfindung betrifft schlauchförmige Vorformlinge, die mit diesen beiden Arten von Prozessen hergestellt werden, sowie die entsprechenden Anlagen.
Einstufige Prozesse sind so definiert, dass mit ihnen der sogenannte Vorformling bzw. schlauchförmige Vorformling hergestellt werden kann und dieser Vorformling von dem Spritzgießwerkzeug bzw. dem Extrusionswerkzeug (nachdem er auf eine geeignete Temperatur abgekühlt worden ist) zu einer Konditionierstation überführt wird, wo er sich gleichmäßig auf eine Temperatur der bevorzugten Molekülorientierung einpegeln kann. Der Vorformling bzw. schlauchförmige Vorformling wird dann zu einer Blasform überführt, wo er abschließend in seine gewünschte Form gebracht wird.
Jeder einstufige Prozess zeichnet sich dadurch aus, dass es zu einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung über die Querschnittsfläche der Wanddicke des Vorformlings kommt, wenn letzterer von dem Spritzgießwerkzeug oder dem Extrusionswerkzeug überführt wird. Es sind verschiedene Prozesse bezüglich der Zeiten und der Temperaturen des Vorformlings bei seiner Entnahme aus dem Einspritzwerkzeug patentiert worden, um die damit zusammenhängenden Zykluszeiten zu optimieren.
Zweistufige Prozesse zeichnen sich dadurch aus, dass die blasgeformte Flasche in zwei verschiedenen Phasen hergestellt wird, die auch in recht großen Intervallen zueinander ausgeführt werden können. Der eigentliche Vorteil dieser Technologie leitet sich aus eben dem Umstand her, dass der gesamte Prozess in zwei Phasen unterteilt ist, die normalerweise sowohl bezüglich des Raums als auch der Zeit weit auseinanderliegend ausgeführt werden, so dass größere Flexibilität unter technischen, Herstellungs- und Vermarktungsaspekten gewährleistet ist.
Die einzelnen Vorformlinge werden in der ersten Phase des oben genannten Verfahrens hergestellt, wobei die Vorformlinge dann gewöhnlich vor Ort gelagert oder zum Endverbraucher bzw. -verarbeiter transportiert werden.
In der zweiten Phase des oben genannten Verfahrens werden die Vorformlinge erneut auf die gewünschte Temperatur gebracht und unmittelbar daran anschließend in die gewünschte abschließende Form, d. h. Flaschen, blasgeformt.
Neben einer größeren Flexibilität ermöglichen zweistufige Prozesse auch erhebliche wirtschaftliche Größenordnungen, da ein einzelner Hersteller in ein und derselben Anlage die Vorformlinge herstellen kann, die dann eingesetzt werden, um verschiedene Typen von Flaschen herzustellen.
Zweistufigen Prozessen wohnt jedoch ein erheblicher Nachteil dahingehend inne, dass mehr Energie verbraucht wird, weil in der zweiten Phase bzw. Stufe die Vorformlinge erneut vollständig konditioniert werden müssen, d. h. auf die optimale Temperatur erhitzt werden müssen, die für den anschließenden Blasformvorgang erforderlich ist.
Sowohl bei den einstufigen als auch bei den zweistufigen Prozessen und den Anlagen zur Herstellung von hohlen Kunststofferzeugnissen, normalerweise Flaschen, werden Vorformlinge durch das kontinuierliche Extrudieren eines Stroms aus Thermoplastharz, insbesondere Polyethylenterephtalat (PET), in eine Vielzahl von Mehrfachformen hergestellt. Die tatsächliche Herstellung eines Vorformlings ist jedoch nicht unabhängig von der Art und Weise, auf die er blasgeformt wird, sowie von der Art und Weise, auf die die entstehende Flasche verwendet wird, sondern muss im Gegenteil eine Reihe derartiger Variablen berücksichtigen, so hauptsächlich den Grad der Ausrichtung des Vorformlings und die Produktivität bzw. die Ausgangsleistung der Anlage.
Obwohl der Einspritzvorgang eine gewisse Orientierung des Vorformlings bewirkt, ist es recht schwierig, den tatsächlichen Grad und die Art dieser Orientierung so zu steuern, dass dies unter den günstigsten Bedingungen der Temperaturverteilung ausgeführt wird. Die Steuerung der Orientierung hängt bekanntermaßen stark von der Temperatur des Vorformlings unmittelbar vor dieser Ausrichtung ab. Es ist des Weiteren verbreitete Praxis, diese Temperatur dadurch zu steuern, dass der Vorformling über einen bestimmten Zeitraum in einer Umgebung mit gesteuerter Temperatur gehalten wird, wobei dieses Verfahren bei den Fachleuten allgemein als "Konditionierungsbehandlung" bekannt ist, so dass es hier nicht weitergehend behandelt wird.
Wenn der Vorformling aus dem Einspritzwerkzeug entnommen wird, ist er relativ kalt, und unter dem Aspekt der anschließenden Phasen des Streckblasformens sollte er eine geeignete Temperatur haben.
Daher sollte der Vorformling, um das gewünschte Maß an Robustheit zu erreichen, abgekühlt werden, und bei einem einstufigen Verfahren stellt diese minimale Abkühlzeit einen Grenzwert dar, unterhalb dessen Probleme beim Entnehmen des Vorformlings aus dem Werkzeug auftreten würden.
Der Prozess zum Formen des Vorformlings schließt, wie allgemein bekannt ist, einzelne Phasen ein, die, wie unten dargestellt, aufeinander folgen.
1. Mechanische Einspritzwerkzeug-Klemmphase
2. Harzeinspritzphase
3. Nachdruck-Haltephase
4. Abkühlphase.
Während die ersten drei Phasen dahingehend starr sind, dass es erforderlich ist, genau definierte und festgelegte Zeiten und andere Prozessparameter einzuhalten, um das geformte Teil herzustellen, bestimmt die Kühlphase die Temperatur, bei der der Vorformling aus dem Spritzgießwerkzeug ausgestoßen wird.
Je länger die Abkühlzeit, desto niedriger ist natürlich die Temperatur des Vorformlings, wenn er aus dem Werkzeug ausgestoßen wird. Wenn hingegen eine derartige Abkühlphase zu kurz ist, kann es umgekehrt dazu kommen, dass die Temperatur des Vorformlings so hoch ist, dass Probleme in der Phase des Ausstoßens des Teils aus dem Einspritzwerkzeug entstehen.
Es ist allgemein bekannt, dass diese Abkühlzeit bei weitem die längste unter den Zeiten ist, die für die verschiedenen Vorgänge erforderlich sind, die ausgeführt werden müssen, um das Enderzeugnis herzustellen, wobei dazu die gleichen Konditionier- und Blasformvorgänge und die damit verbundenen Zeiten für die Manipulation des Teils gehören.
Daher folgt, dass, da die verschiedenen Verarbeitungsphasen mit der gleichen Zykluszeit (Tc) synchronisiert werden müssen, die durch die Dauer des längsten Vorgangs bestimmt wird, die Formphase die minimale Zykluszeit bestimmt, die sich aufgrund der oben erwähnten technischen Gründe nicht weiter reduzieren lässt.
Die mögliche und wünschenswerte Verkürzung der Zeit, während der der Vorformling in dem Spritzgießwerkzeug verbleiben muss, führt dazu, dass dieses Werkzeug frei wird und für die nächste Formphase zur Verfügung steht, wodurch auch eine derartige Formphase verkürzt wird und damit, entsprechend der oben stehenden Erläuterung auch die Zykluszeit verringert wird und die Produktivität der gesamten Anlage zunimmt.
Es sollte des Weiteren berücksichtigt werden, dass die neuesten Entwicklungen bezüglich der Verringerung der Masse pro Flächeneinheit der Flaschen zu zunehmenden Streckgraden geführt haben und damit zu Dicken des Vorformlings, die bei Behältern, die schwach bis mittel karbonisierte Flüssigkeiten enthalten, 10 bis 15% größer sind, und bei Behältern für stark karbonisierte Flüssigkeiten 15 bis 20%.
Damit einhergegangen ist auch eine Verlängerung des Maschinenzyklus, insbesondere bei Flaschenformaten für Flüssigkeiten mit einem hohen CO&sub2;-Gehalt, obwohl diese Erscheinung in jüngster Zeit durch Entwicklungen eingeschränkt worden ist, die in den Konditionierstationen eingeführt wurden, wie sie beispielsweise in der italienischen Patentanmeldung Nr. PN95A000048 vom gleichen Anmelder offenbart werden.
Da die Zykluszeit einer einstufigen Maschine durch die Zeit bestimmt wird, die erforderlich ist, damit der Vorformling ein bestimmtes Temperaturprofil am Ende der Formphase erreicht, hängt sie hauptsächlich von der Dicke des Vorformlings ab und ist ungefähr mit der folgenden Gleichung gegeben:
Zykluszeit = 12 · (Dicke des Vorformlings in mm/3,429)² + 3,
wobei 3 die mechanische Zeit des Spritzgießwerkzeugs in Sekunden ist.
Betrachtet man beispielsweise eine durchschnittliche 2-Liter-Flasche, so nimmt die Dicke des Vorformlings von 3,9 auf 4,6 mm zu, wenn stark karbonisierte Flüssigkeiten statt schwach karbonisierter zum Einsatz kommen.
Wenn das oben aufgeführte Beispiel weitergeführt wird, so würde die Zykluszeit für zwei Vorformlinge mit einer durchschnittlichen Dicke von 3,9 bzw. 4,6 mm bei gleichem Streckgrad sich wie folgt darstellen:
Zykluszeit (3,9) = 12 · (3,9/3,429)² + 3 = 18,5 Sekunden, wobei die Flasche ein Gewicht von 52 g hat, und
Zykluszeit (4,6) = 12 · (4,6/3,429)² + 3 = 24,6 Sekunden, wobei die Flasche ein Gewicht von 45,5 g hat.
Die Zunahme der Zykluszeit würde daher ungefähr 33% betragen. Durch Verringerung des Gewichts um 15% und Erhöhung des Streckgrads von 10 auf 15 verringert sich je doch die gleiche Zykluszeit für Vorformlinge mit einer Dicke von 4,6 mm von 24,6 auf ungefähr 20 Sekunden, so dass ungefähr 5 Sekunden gespart werden.
In jedem Fall überschreitet unabhängig von einem derartigen Ausgleich der Streckgrade (der den eigentlichen Vorteil von einstufigen Prozessen gegenüber den zweistufigen darstellt) die Maschinenzykluszeit stets die Vergleichszeit bei herkömmlichem Gewicht und herkömmlichen Streckgraden um mehr als 10%.
Daher ergibt sich die Möglichkeit einer Verringerung der Maschinenzykluszeiten bei Beibehaltung herkömmlicher Gewichte und Streckgrade.
Um die Produktivität der Maschine zu verbessern, ist eine Lösung, die im US Patent 4,382,905 von Emery Valyi offenbart ist, vorgeschlagen worden, wobei gelehrt wird, dass der Vorformling aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen wird, wenn die Temperatur seiner Innenfläche unter den Punkt absinkt, der dem höchsten Kristallisationsgrad des speziellen Harzes entspricht, um den Vorformling auch dann aus dem Werkzeug zu entnehmen, wenn der Vorformling noch kein einheitliches Temperaturverteilungsmuster erreicht hat, und bevor er eine durchschnittliche Temperatur erreicht, die für die Orientierung geeignet ist, und dass der Vorformling schnell zu einem Haltewerkzeug überführt wird, das sich zwischen dem Spritzgießwerkzeug und dem Konditionierwerkzeug befindet, so dass der Wärmeinhalt des Vorformlings sich weiter entwickeln kann, bis schließlich eine durchschnittliche Temperatur, die für die Orientierung geeignet ist, erreicht ist. In der oben genannten Patentbeschreibung wird das Haltewerkzeug auf einer Haltetemperatur gehalten, die wesentlich niedriger ist als die Temperatur der Innenfläche des Vorformlings.
Das oben genannte Patent von Valyi weist jedoch eine Reihe von auf der Hand liegenden Nachteilen auf, die sich wie folgt zusammenfassen lassen:
Die Spritzgießwerkzeuge werden schnell abgekühlt, wobei dies jedoch bewirkt, dass sich das geschmolzene Harz auf recht unbefriedigende und unzureichend einheitliche Weise verfestigt, so dass auch der Vorformling, der im Gegenteil unter möglichst ausgeglichenen Bedingungen gehalten werden soll, im Wesentlichen keine Einheitlichkeit aufweist, wobei Schwierigkeiten, die beim schnellen Abkühlen der Spritzgießwerkzeuge selbst auftreten, noch nicht einmal berücksichtigt sind.
Die Haltewerkzeuge werden weder wärmekonditioniert noch temperaturgesteuert, so dass sie im Betrieb beliebige veränderliche Temperaturwerte erreichen können und damit der gesamte Prozess vollständig außer Kontrolle gerät, da die Orientierungs- und die Streckeigenschaften des Vorformlings stark von der Temperatur desselben abhängen. Derartige Nachteile, die sowohl konstruktiver als auch verfahrenstechnischer Natur sind, haben es bisher praktisch verhindert, dass Prozesse und Anlagen des oben genannten Typs in der Praxis eingesetzt werden.
Bei einem Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbehältern werden, wie aus JP 05 185493 sowie JP 57,103821 A bekannt ist, die Vorformlinge aus den Spritzgießwerkzeugen entnommen und in entsprechende geeignete Hohlräume eingelegt, in denen die Vorformlinge in einem sogenannten "Temperatursteuerungstopf 50" bzw. "einem Temperaturreguliertopf 2..." abgekühlt werden.
Diese Hohlräume (Topf) haben jedoch das spezielle Ziel, als die Temperaturkonditionierstationen zu dienen, da bald nach ihnen die Blasformen folgen.
Die Töpfe weisen also keinen entscheidenden Vorteil bezüglich der Verringerung der Einspritzzeiten und daher der Zykluszeiten auf, da bekannt ist, dass die Einspritzphase die längste ist, und die Töpfe vereinen in ein und demselben Teil (dem Topf) die Funktionen des Abkühlens und Temperaturkonditionierens der Vorformlings, wobei, wie bekannt ist, die Funktionen nur teilweise überlappt ausgeführt werden können.
Daher bestimmt die Gesamteinspritzzeit die Dauer der Zykluszeit, und die Gesamteinspritzzeit verändert sich auch dann nicht, wenn ein Teil der Zeit (die Kühlphase) ausgeführt wird, indem der Vorformling aus den entsprechenden Spritzgießwerkzeugen entnommen und in die eigentlichen Kühl- und Temperaturkonditionier-Töpfe eingebracht wird.
Dementsprechend besteht der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung darin, folgendes zu schaffen:
a) ein einstufiges oder zweistufiges Verfahren zum Herstellen von Vorformlingen aus thermisch stabilen Thermoplastharz, wobei die Phase, in der das Harz eingespritzt und anschließend auf die gewünschte Verfestigungstemperatur abgekühlt wird, ausgeführt wird, indem im zweiten Teil der Phase die Vorformlinge in geeignete Abkühlmulden überführt werden, mit denen die Außenfläche der Vorformlinge durch den Kontakt dieser Vorformlinge mit der Innenfläche der Mulden auf die gewünschte Temperatur abgekühlt wird, während der Innenraum der Vorformlinge unter Druck gesetzt wird, so dass die entstehende Verformung derselben nach außen einen derartigen Kontakt mit dem gewünschten Druck gewährleistet und über den gewünschten Zeitraum aufrecht erhält;
b) eine einstufige oder zweistufige Anlage, mit der das obenbeschriebene Verfahren ausgeführt werden kann.
Diese und weitere Zwecke der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der Lektüre und dem Verständnis der folgenden Beschreibung leicht und deutlich verständlich.
Weitere Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Ein nichteinschränkendes Beispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und die Tabelle beschrieben und dargestellt, wobei:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der Abfolge der Stationen und Phasen zum Herstellen eines Vorformlings und einer Flasche gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Mulde ist, die einen Vorformling gemäß der vorliegenden Erfindung aufnimmt;
Tabelle A in den verschiedenen aufeinanderfolgenden Positionen des Vorformlings in den verschiedenen Phasen und Stufen des Herstellungsprozesses die erfasste Oberflächentemperatur als Funktion der gewählten Zykluszeit darstellt;
Fig. 3 eine Diagramm-Ansicht ist, die die Kurven der Außentemperaturen des Vorformlings gemäß den verschiedenen ausgewählten Zykluszeiten zeigt, wobei die Kurven grafisch die in Tabelle A aufgeführten Werte darstellen;
Fig. 4 eine Diagramm-Ansicht ist, die die Kurven der Temperaturen der Außenfläche eines Vorformlings entsprechend den verschiedenen Formphasen, in denen der Vorformlinge sich befindet, für verschiedene Temperaturen des Vorformlings bei Entnahme aus dem Spritzgießwerkzeug für die ausgewählten Zykluszeiten zeigt.
Unter besondere Bezugnahme auf Fig. 1 ist zu sehen, dass die Stationen einer einstufigen Anlage gemäß der Erfindung die Station A umfassen, in der die Vorformlinge extrudiert und in entsprechenden Mehrfachwerkzeugen B spritzgegossen werden, eine Konditionierstation C (die eine Heizstation C1 und eine Temperaturstabilisierungsstation C2 enthält), eine Blasformstation D und die zusätzliche Abkühlstation H, die den von der vorliegenden Erfindung abgedeckten Gegenstand darstellt, und die zwischen die Spritzgießstation A und die Konditionierstation C eingesetzt ist.
Die Abkühlstation H umfasst eine Vielzahl von Abkühlmulden 1, in die der Vorformling 2 vorübergehend eingeleitet wird, wobei die Innenwände 3 der Mulden so geformt sind, dass sie sich über den größten Teil an die Außenfläche des entsprechenden Vorformlings anpassen können, den sie aufnehmen. Der Halsabschnitt 4 des Vorformlings verbleibt außerhalb der Mulden und wird nicht abgekühlt.
Eine derartige Station ist des Weiteren mit Verschlusseinrichtungen 5 versehen, die druckbetätigt werden, um eine höhere Verschließ- und Öffnungsgeschwindigkeit an der Öffnung 6 des Vorformlings zu ermöglichen.
Jede der Verschließeinrichtungen ist innen mit einem Durchgangsloch 7 versehen, so dass unter Druck stehendes Gas in den Hohlraum des Vorformlings eingeblasen werden kann und dort über den gewünschten Zeitraum gehalten werden kann, der normalerweise nur wenige Sekunden beträgt.
Die Vorrichtung funktioniert wie folgt: Zu Beginn wird der Vorformling 2, der soeben aus seinem Spritzgießwerkzeug entnommen worden ist, in die Kühlmulde 1 eingeleitet, in der sich setzt, wie dies in der genannten Figur dargestellt ist, und unmittelbar danach wird die Verschließeinrichtung 5 auf die Öffnung 6 des Vorformlings abgelassen, und unter Druck stehendes Gas, das einfach auch aus Druckluft bestehen kann, wird über das Durchgangsloch 7 in ihn eingelassen.
Aufgrund des inneren Gasdrucks, der auf einen Wert eingestellt wird, der in einem Druckbereich zwischen 2 und 4 bar liegt, um die besten Gesamtergebnisse zu erzielen, und unter Nutzung der Elastizität des Vorformlings, der noch nicht vollständig ausgehärtet ist, wird die zylindrische Wand desselben so weit ausgedehnt, wie dies erforderlich ist, damit die Außenfläche in enganliegenden Kontakt mit der Innenfläche 3 der Mulde kommt. Da die Mulde kalt ist, kühlt sie durch Wärmeleitung sehr schnell auch die recht heiße Außenfläche des soeben spritzgegossenen Vorformlings ab, so dass der erforderliche Vorgang des schnellen Abkühlens des Vorformlings in einem Zeitraum ausgeführt und abgeschlossen wird, in dem sich der Vorformling außerhalb des entsprechenden Spritzgießwerkzeugs befindet, so dass letzteres bereits wieder zum Formen eines weiteren Vorformlings zur Verfügung steht, d. h. einen nächsten Zyklus ausführen kann.
Es liegt natürlich auf der Hand, dass die Einrichtungen, mit denen die Vorformlinge beim Prozess manipuliert werden, sowie die erwähnten Einrichtungen zum Verschließen und Öffnen der Öffnungen der Vorformlinge und zum Einblasen des unter Druck stehenden Gases in selbige dem Fachmann bekannt sind, so dass sie hier auch nicht als Beispiel weitergehend behandelt werden.
Vorzugsweise erscheint es, um die Temperatur dieser Mulden noch besser und effektiver zu steuern und vor allem, um zu verhindern, dass sich die Mulde zu stark erhitzt, angemessen, dass sie gleichfalls auf bestimmte Weise zwangsgekühlt werden. Zu diesem Zweck ist es daher angemessen, wenn eine Vielzahl von Kühlkanälen 10 in der massiven Struktur der Mulden enthalten sind, wobei durch die Kühlkanäle ein Strom eines geeigneten Mediums läuft, bei dem es sich der Einfachheit halber um Wasser handeln kann, dessen Temperatur gesteuert und auf einem vorgegebenen Pegel gehalten werden kann, so dass die Temperatur der Innenfläche 3 der entsprechenden Mulde den Wert erreichen kann, der erforderlich ist, um das vorgegebene Temperaturgefälle in dem entsprechenden Vorformling zu erreichen.
Die Ergebnisse der Erfindung können auf vielfältige Weise geprüft werden. Eine erste Möglichkeit ergibt sich aus Fig. 3, die auf der Ordinate vier Gruppen von Parametern (Außentemperatur, Zeit, Prozent) ein und desselben Testvorformlings für vier entsprechende Zykluszeiten zeigt, wobei die vier Datensätze sich auf die vier Datenspalten in Tabelle A von der zweiten Zeile ausgehend beziehen, und wobei die gleichen Ergebnisse, die mit einem typischen Vorformling erzielt wurde, der aus dem Material AKZO D04 300 besteht, 34 g wiegt und eine durchschnittliche Wanddicke von 4,6 mm hat, in Tabellenform aufgeführt sind.
Aus den Messergebnissen und den daraus dargestellten Diagrammen ist zu sehen, dass die optimale Blasformtemperatur von 114ºC bei einer Zykluszeit von 19,5 Sekunden unter herkömmlichen Bedingungen, wie sie mit dem Punkt "P" dargestellt sind, im Wesentlichen von dem Punkt "Q" (bei 116ºC) mit einer Zykluszeit von lediglich 15 Sekunden erreicht werden, indem der Vorformling von außen über eine Zeit von ungefähr 12 Sekunden entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung abgekühlt wird. Theoretisch beträgt daher die Verringerung der Zykluszeit, wenn die Temperaturmessungen, die mit einer Wärmekamera gemacht wurden, als richtig vorausgesetzt werden, 25%, da sie sich von ungefähr 20 Sekunden beim herkömmlichen Prozess auf 15 Sekunden beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verkürzt.
Fig. 4 stellt, wie zu sehen, die Auswirkung der vorliegenden Erfindung auf das Wärmeverhalten des Vorformlings dar. Die vier Kurven A, B, C und D stellen die Entwicklung der Temperatur der Oberfläche des Vorformlings in den verschiedenen Prozessphasen für vier unterschiedliche Temperaturen, d. h. 118ºC, 124ºC, 133ºC bzw. 136ºC, dar, bei denen der gleiche Vorformling aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen wird.
Im Unterschied dazu zeigen die unterbrochenen Linien A1, B1, C1 und D1 die entsprechende Entwicklung der Temperatur des Vorformlings, wenn letzterer Zwangskühlung gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wird.
Die optimale Temperatur, bei der der Vorformling in das Blasformwerkzeug in der letzten Prozessphase eintreten sollte, kann mit 115ºC angenommen werden. Aus den Kurven in dem Diagramm geht deutlich hervor, dass, wenn die Anfangstemperatur beim Entnehmen aus dem Spritzgießwerkzeug erhöht wird, die Abschlusstemperatur proportional von der gewünschten Temperatur von 115ºC abweicht.
Die beschriebene Erfindung bewirkt durch das Erzeugen von schneller Abkühlung des Vorformlings unter Zwang, dass die Temperatur desselben, wie dies mit den Kurven in den Diagrammen dargestellt ist, erheblich schneller absinkt als bei den herkömmlichen Verfahren, so dass es praktisch möglich ist, den Vorformling auch bei höheren Temperaturen aus dem Spritzgießwerkzeug zu entnehmen, so bei 136ºC bei dem vorliegenden Beispiel, da der anschließende schnelle Zwangsabkühlvorgang sie auf den idealen Endwert von 116ºC bringt, d. h. einen Wert, der sehr nah an dem Optimum von 114ºC liegt, das für die Blasformphase erforderlich ist.
Es ist genau diese höhere Formentnahmetemperatur, die es ermöglicht, dass der Vorformling über kürzere Zeit in dem gleichen Spritzgießwerkzeug verbleibt, und dadurch wiederum kann die Prozesszykluszeit verringert werden, wodurch wiederum die Produktivität der gesamten Anlage verbessert werden kann.

Claims

1. Einstufiges oder zweistufiges Verfahren zum Herstellen von Vorformlingen (2) aus orientiertem Thermoplastharz, die sich besonders für das anschließende Blasformen zu Flaschen oder ähnlichen Hohlkörpern aus Kunststoffmaterial eignen, das die folgenden Phasen umfasst:

- Spritzgießen von geschmolzenem Harz in eine Vielzahl von Mehrfachwerkzeugen (A),

- Verfestigen der entsprechenden Vorformlinge (2), die in jedem Hohlraum der Mehrfachwerkzeuge hergestellt wurden, bis die Innentemperatur auf die Temperatur abgesunken ist, die dem höchsten Grad der Kristallisation des speziellen eingesetzten Thermoplastharzes entspricht,

- Entnehmen der Vorformlinge (2) aus dem Spritzgießwerkzeug und Überführen derselben in geeignete Schnellabkühl-Mulden (1), bevor die Vorformlinge eine durchschnittliche Temperatur erreichen, dis zur Orientierung geeignet ist, wobei das Abkühlen der Vorformlinge (2) in den entsprechenden Abkühlmulden ausgeführt wird, indem die Öffnung (6) des Vorformlings verschlossen wird, nachdem er in die entsprechende Mulde (1) eingeführt worden ist, indem Gas unter Druck in den Hohlraum des Vorformlings eingelassen wird, so dass die Außenfläche desselben über eine vorgegebene Zeit mit der Innenfläche (3) der entsprechenden Mulde in Kontakt kommen und sich an sie anpassen kann,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Vorformlings (2) in der Mulde der Maschinenzykluszeit abzüglich der Zeit, die zum Entnehmen des Vorformlings aus dem entsprechenden Spritzgießwerkzeug erforderlich ist, um die Zeit verlängert entspricht, die notwendig ist, um den Vorformling aus dem Spritzgießwerkzeug in die entsprechende Abkühlmulde zu überführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Vorformlinge während der Druckphase in den entsprechenden Abkühlmulden zwischen 10 und 15 Sekunden liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgas im Inneren des Hohlraums des Vorformlings auf im Wesentlichen konstantem Druck gehalten wird, der zwischen 2 und 4 bar liegt.

4. Anlage zum Herstellen von Vorformlingen aus orientiertem Thermoplastharz, die sich besonders für das anschließende Blasformen zu Flaschen oder ähnlichen Hohlkörpern aus Kunststoffmaterial eignen, die umfasst:

- eine Vielzahl von Mehrfach-Spritzgießwerkzeugen (A), in die geschmolzenes Harz, das sich verfestigen und zu einer Vielzahl entsprechender Vorformlinge (2) formen kann, nacheinander eingespritzt wird,

- eine Vielzahl von Abkühlmulden (1), die die Vorformlinge nach der Entnahme derselben aus den Mehrfach-Spritzgießwerkzeugen (1) aufnehmen,

- Überführungseinrichtungen, die die Vorformlinge (2) aus den Mehrfach- Spritzgießwerkzeugen in die entsprechenden Abkühlmulden überführen,

- Einrichtungen, mit denen über einen vorgegebenen Zeitraum unter Druck stehendes Gas in den Hohlraum der entsprechenden Vorformlinge (2) eingeblasen und gehalten wird, nachdem diese in die entsprechenden Kühlmulden überführt worden sind,

dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlmulden in einer Abkühlstation (H) vorhanden sind, die zwischen der Einspritzstation (A), die die Mehrfach- Spritzgießwerkzeuge umfasst, und der Konditionierstation (C) angeordnet ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, wobei die Abkühlmulden durch Medien abgekühlt werden, die in entsprechenden Kanälen (10) zirkulieren, die in dem massiven Abschnitt des Körpers vorhanden sind, der die Mulden (1) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die zirkulierenden Kühlmedien auf einer Temperatur im Bereich zwischen 8 und 12ºC gehalten werden.