NO754019L

NO754019L -

Info

Publication number: NO754019L
Application number: NO754019A
Authority: NO
Inventors: P Martineu; J-F Gregoire
Original assignee: Carnaud Total Interplastic
Priority date: 1974-12-04
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1976-06-08
Also published as: JPS5182366A; DE2554281A1; GB1530305A; SE412549B; FR2293297A1; FR2293297B1; DK541075A; IT1051015B; ES443384A1; SE7513506L

Description

FREMGANGSMÅTE VED FREMSTILLING AV HULE

LEGEMER AV PLAST

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av hule legemer av termoplastisk materiale.

Det er allerede kjent forskjellige fremgangsmåter for fremstilling av hule legemer av termoplastisk materiale, f.eks. flasker, hvilken fremgangsmåte består i fremstilling av en forhåndsform ved hjelp av en fremgangsmåte, såsom ekstrudering eller sprøyting, hvoretter der bevirkes ekspandering av forhåndsformen ved oppblåsing av det indre av en form vanlig-vis i to deler.

Det er allerede kjent å ekspandere slike forhåndsformer ved en tilstrekkelig høy temperatur slik at det ved biaksial,trekking oppnås en tilstand for materiale betegnet biorientert tilstand, idet den således ekspanderte forhåndsform deretter avkjøles for å bevare tilstanden med biorientering av materialet som er oppnådd under ekspanderingen. Denne tilstand av biorientering gir materialet spesielt viktige egenskaper med hensyn til styrke og mekanisk fasthet.

Disse hule legemer har imidlertid .ulempen ved en forholdsvis høy vekt på grunn av materialkonsentrasjonen i visse deler av legemet, særlig i høyde med halsen. I de kjente hule legemer har dessuten materialet forskjellige tilstander alt etter stedene, hvilket bevirker differanser i utseende og egenskaper, særlig de mekaniske egenskaper, tettheten og fastheten overfor temperatur.

Således beskrives i fransk patent 73.26523 en fremgangsmåte ved fremstilling av hule legemer ved oppblåsing med biaksial orientering ut fra et emne som befinner seg i krystallinsk tilstand, idet trekkoperasjonene foregår ved en høyere temperatur enn det krystallinske smeltepunkt. Man får således hule legemer av krystallinsk type som er lite egnet til å tåle betydelige innvendige trykk.

På lignende måte beskriver amerikansk patent 3.202.739 en tilsvarende fremgangsmåte som den foregående,

hvor det fremkomne hule legeme likeledes har feil når det gjelder homogenitet.

Fransk patent 6909515 beskriver likeledes en. fremgangsmåte ved fremstilling av hule legemer, hvor deformeringen som er frembragt ved høy temperatur, fører til et hult

legeme med ikke homogen oppbygning.

Det samme gjelder for amerikansk patent.3.754.851 som beskriver en fremgangsmåte ved fremstilling av hule legemer, hvor et emne som fastholdes i høyde med kraven eller halsen ved oppblåsning fører til et materiale som mangler homogenitet og har utilstrekkelig styrke for anvendelser under vanskelige betingelser.

Foreliggende oppfinnelse foreslår en fremgangsmåte ved fremstilling av hule legemer av termoplastisk materiale som avhjelper de nevnte ulemper og særlig tillater oppnåelsen av lettere hule legemer som har en økt styrke og en mer homogen oppbygning av materialet, samtidig som den gjør det mulig å unngå avvikelsene i tilstander for de forskjellige deler av de hule legemer og forbedre og homogenisere egenskapene for hele det hule legeme.

Oppfinnelsens gjenstand.er således en fremgangsmåte ved fremstilling av hule legemer av termoplastisk materiale, hvor man først lager en forhåndsform som fortrinnsvis er formløs og av termoplastisk materiale beregnet på etterfølgende ekspandering for oppnåelse av den endelige form av det hule legeme, og oppfinnelsen utmerker seg ved at man på nytt varmer opp den nevnte forhåndsform til en temperatur som ér høyere og nær temperaturen for det termoplastiske materiales vitrøse mellomtilstand, og at man bevirker en ekspandering av hele det hule legeme til der frembringes en biorientering av hele det hule Dsgeme, hvoretter man bringer materialet til å stivne i den biorienterte tilstand.

Med alle hule legemer skal forstås alle

hule legemer som omfatter en hals eller andre øvre inn-snevringer med unntagelse av, hvis nødvendig, en midtre avgrenset sone i bunnen av de hule legemer.

Man får således et hult legeme, hvor nesten

ålt materiale medregnet det som befinner seg i høyde med en eventuell hals eller øvre innsnevring, befinner seg i en biorientert tilstand med spesielle egenskaper når det gjelder styrke og fasthet.

Det vil forstås at takket være oppfinnelsen er det mulig å oppnå en betydelig vektreduksjon ved samme

styrke for hule legemer, fordi halsen eller den øvre innsnevring av det hule legeme i den biorienterte tilstand således kan ha en tykkelse som er klart mindre ejin tykkelsen nødvendig for en hals som befinner seg i en ikke biorientert tilstand ifølge kjent teknikk.

Ifølge oppfinnelsen er den temperatur hvortil man bringer forhåndsformen mellom 0 og.30° C over temperaturen for det termoplastiske materiales vitrøse mellomtilstand.

I samsvar med oppfinnelsen fremstiller man

en hul forhåndsform med fortrinnsvis rørforta og hvis diameter over hvert tverrsnitt er merkbart mindre enn den diameter som vil bli oppnådd av det ferdige hule legeme for det tilsvarende tverrsnitt. Diameteren av det hule legeme i et bestemt tverrsnitt er fortrinnsvis minst 1,3 ganger større enn diameteren av forhåndsformen, idet en ekspandering på minst 1,5 ganger større er særlig foretrukket.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er forhåndsformen laget slik at den utenfor sin hals eller sin åpning har et parti med materiale som f.eks. skriver seg fra fremstillingen av forhåndsformen og som tillater håndtering og fastholdelse av forhåndsformen under oppblåsingen eller ekspanderingen, idet dette parti av materialet deretter skjæres bort og resirkuleres.

I en spesielt fordelaktig utførelse av oppfinnelsen anvender man for fremstilling av forhåndsformen en polymer av typen som har en krystallinsk tilstand, idet den nevnte forhånds-

form er stivnet i en formløs struktur, og man bevirker deformeringen av denne forhåndsform ved en temperatur nær og over temperaturen for den vitrøse mellomtilstand med en tilstrekkelig grad av ekspandering til å frembringe en biorientert tilstand av materialet, hvoretter man hurtig bevirker en stivning i denne tilstand ved avkjøling.

Blant de anvendelige polymere er særlig termoplastiske polyestere, f.eks. ethylenglycolpolyterefthalat, tetramethylen-polyterefthalat, butylenpolyterefthalat, copolymere av terefthalat/ isofthalat av syklohexylendimethylen, likeledes opptrer polyami-der og polyacetaler og særlig polyoxymethylen.

For termoplastiske polyestere bevirkes ekspande-

o

ringen slik at den fører til en økning av diameteren over alle tverrsnitt av det hule legeme større enn 1,5 ganger den opprinnelige diameter og frembringer således den biorienterte tilstand.

Ved en første utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvor man utfører ekspanderingen i det indre av en form, styrer man temperaturen av materialet under ekspanderingen slik at den stadig eir lik eller større enn temperaturen for den vitrøse mellomtilstand, idet stivningen i den biorienterte tilstand foregår mot de kalde vegger av formen.

Man foretar fortrinnsvis på det endelige hule legeme en operasjon med varmefikseiring ved å øke temperaturen på materialet for å frigjøre de resterende overgangstrykk.

I en annen særlig hurtig utførelse bevirker

man ekspanderingen av forhåndsformen i det. indre av en form ved en temperatur på materialet til å begynne med større- enn temperaturen for den vitrøse mellomtilstand og deretter under denne temperatur, slikat der under den siste del av ekspanderingen fremkalles stivning av materialet i den biorienterte tilstand, og man opprettholder fordelaktigst formen på en slik temperatur at ved kontakt av materialet med de varme formvegger vil den endelige varmefiksering være sikret.

Det er likeledes mulig ut fra et hult legeme som ikke har vært utsatt for den avsluttende varmefiksering, å foreta denne operasjon med varmefiksering ved enkel fylling av det hule legeme med et produkt, såsom en væske, særlig under trykk, ved høy temperatur.

Varmefikseringen foregår fortrinnsvis ved en temperatur som er akkurat over temperaturen for den vitrøse mellomtilstand slik at der oppnås en såvidt høy hastighet for varmefikseringen soiri5 mulig.

De hule legemer som fremkommer ut fra polymere

av den krystallinske type, er blant annet kjennetegnet ved at over så å si hele materialet i det hule legeme med eventuell unntagelse av det midtre parti av bunnen befinner materialet seg i en biorientert tilstand og er transparent, stivt, ettergivende, ugjennomtrengelig og har dessuten en ut-merket fasthet overfor temperatur. Det er således mulig å anvende de fremstilte hule legemer av slike materialer til å inneholde produkter som transporteres ved høy temperatur,

f.eks. produkter som er bragt opp til steriliseringstemperatur,

i det indre av disse hule legemer.

Det er likeledes mulig å resirkulere de fremkomne hule legemer ved å utsette dem for en sterilisering under de samme betingelser som for hule legemer av glass.

Oppfinnelsen angår likeledes forhåndsformene til produksjon av hule legemer ifølge oppfinnelsen, hvilke forhåndsformer er kjennetegnet særlig ved at deres radiale dimensjoner er mindre enn de endelige radiale dimensjoner av de hule legemer med en sll«kverdi at de hule legemer så å si i sin helhet er bragt til en tilstand av biorientering, idet de nevnte forhåndsformer fortrinnsvis har en forlengelse utenfor deres munning eller deres hals, hvilken forlengelse er bestemt for å bli fjernet ved slutten av ekspanderingen.

Et særlig formål med oppfinnelsen er forhåndsformer av polymere av krystallinsk type som utmerker seg ved at materialet i forhåndsformen befinner seg i en formløs tilstand ved sterk avkjøling fra mykgjøringstemperaturen.

Ytterligere fordeler og karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse av en særlig. fremgangsmåte som imidlertid ikke skal være begrensende for

oppfinnelsens omfang, og under henvisning til tegningene,

hvor fig. 1. er et skjematisk riss av et anlegg som kan anvendes til utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 2a og 2b viser en forhåndsform ifølge oppfinnelsen på

to trinn av fremstillingen, og fig. 3 er et snitt av en form som kan anvendes til utførelse av et trinn av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og som inneholder en forhåndsform bestemt for ekspandering ved oppblåsning.

I den fase som er betegnet med 1 på fig. 1 ekstruderer man en masse av en termoplastisk polyester, såsom ethylenglycopolyterefthalat ved hjelp av en konvensjonell fremgangsmåte ved ekstrudering og frembringer således en mykgjøring av materialet som danner massen. Dette materiale som danner massen, er homogent, og trer ut ved en temperatur som ligger nær materialets smeltetemperatur i en tilstand med flytende struktur. Man kan for dette formål anvende en ekstruder med dobbelt skrue av vel kjent fabrikat. Dens vesentlige egenskaper er en diameter på skruene på 12 0 mm, en lengde på mateskruen på 15D,en lengde på mykgjøringsskruen på 15D, idet drivanordningene for skruene er uavhengige av hverandre. Kapasiteten for en slik ekstruder er i størrelsesordenen 300 kg/h.

For det anvendte materiale er smeltetemperaturen 257° C og massen som forlater ekstruderen har en temperatur på mellom 260° C og 290° C.

Massen kan likeledes fremstilles ved hjelp av

andre fremgangsmåter, særlig ved sprøyting.

Ut fra. denne masse fremstiller man i den fase som

på fig. 1 er betegnet med 2, en forhåndsform ifølge oppfinnelsen.

For dette formål utsettes massen for et opphold

med oppblåsing i en form som har et hulrom svarende til den ønskede forhåndsform og hvor veggene er sterkt avkjølt.

I denne form ekspanderes massen.ved innføring av

et termoregulert fluidum under trykk inntil den har sluttet seg fullkomment etter formene av hulrommet i formen. I kontakt med de kalde vegger i formens hulrom avkjøles forhåndsformen brått, hvilket gjør det mulig for den å anta en formløs struktur.

Man får således en forhåndsform som den vist på f±g. 2a. Denne forhåndsform omfatter et hovedparti som er rørformet og strekker seg over en avstand Dl, forlenget ved sitt øvre parti av en utvidet del som strekker seg over en avstand D2 betegnet med uttrykket falsk krave, som på sin side er forlenget.ved hjelp av et parti som befinner seg ved dens øvre del og er betegnet med D3 og som er kjennetegnet ved at den senere skal bortfalle.

Når forhåndsformen forlater støpeformen som er betegnet med 3, går den gjennom en skjæreinnretning betegnet med 4 på fig. 1, hvilken innretning avskjærer det øvre parti fra resten av selve forhåndsformen som er betegnet med 5 på fig. 2b, og som danner et rørformet legeme som strekker seg over en avstand Dl og et øvre parti som er utvidet, i forhold til legemet betegnet med uttrykket falsk ring og som strekker seg over avstanden D2. Forhåndsformene 5 fremkommet på denne måte blir deretter alt etter tilfellet lagret i en lagrings-stasjon 6.

Forhåndsformene ifølge oppfinnelsen utsettes deretter for en varmebehandling, og denne behandling må være homogen. For dette formål blir forhåndsformene ført til en stasjon 7, hvor de utsettes for varmeelementer, særlig ved varmeledning, konveksjon, stråling under en bestemt tid for å oppnå en temperatur som er over og nær temperaturen for den vitrøse mellomtilstand av materialet som danner forhåndsformen. I det betraktede eksempel, hvor forhåndsformen er av ethylenglycolpolyterefthalat/oppvarmes disse forhåndsformer til en temperatur på omkring 70° C.

Man kan for å bevirke varmebehandlingen anvende en tummelovn utstyrt med infrarøde varmeelementer, hvori forhåndsformene sirkulerer på en transportør 8, idet denne transportøranordhing er utstyrt med organer for å dreie forhåndsformene på denne slik at de fremviser hele sin omkrets overfor varmeorganene.

De således oppvarmede forhåndsformer som har en temperatur nær og over temperaturen for materialets vitrøse mellomtilstand,, blir deretter overtatt av en overførings- innretning 9 som hurtig overfører de varme forhåndsformer til en blåseform som er betegnet med 10 som helhet.

Overføringsinnretningen kan. f.eks. være dannet av en mekanisme med armer som drives med vekslende bevegelse med amplitude 180° som tillater overføring på en helt automatisk måte av forhåndsformene til blåseformene.

I blåseformen ekspanderes forhåndsformen til den har en form av et hult legeme 11 nær.opptil sluttformen med unntagelse av et øvre parti som man fjerner ved hjelp av en skjæreinnretning 12, for å oppnå sluttformen av det hule legeme 13.

Det er bedre vist på fig. 3 hvordan forhåndsformen 5 ekspanderes inntil den får formen 11 av en flaske. Blåseformen 14 utstyrt med sirkulasjon 15 for termoregulering omfatter en mekanisme som i sin helhet er betegnet med 16 og beregnet for aksial utvidelse av forhåndsformen, og som tillater forhåndsformen 5 å anta en lengde vist med brutte linjer på. fig. 3, og en innretning betegnet som helhet med 17 og tillater innføring av et oppblåsningsfluidum i forhåndsformen. Blåseformen kan likeledes være utstyrt med låseorganer og organer for automatisk styring.

Den på fig. 3 viste form omfatter er parti 18 som svarer til halsen på det hule legeme med flaskeform i sin endelige form. Dette parti 18 er forlenget ved sin øvre del med et parti 19, hvis form svarer til formen av en falsk krave som forhåndsformen er utstyrt med.

Partiene 18 og 19 er forenet ved hjelp av en skarp kant 20 som gjør det mulig å fremstille, en svekningssone for å begunstige fjernelsen av det øvre parti som svarer til den falske krave, fra det endelige hule legeme.

Man skal ta i betraktning at når forhåndsformen 5 ekspanderes i det indre av blåseformen 14, blir forhåndsformen 5 ekspandert over hele den del som er bestemt til å danne den avsluttende flaskeform og særlig over det parti som svarer til hulrommet 18 bestemt for å danne halsen i den ferdige flaske. Man sikrer således en ekspandering og en biorientering av hele det fremkomne hule legeme.

Som forklart i det foregående, kan blåseformen omfatte kjølte vegger og i dette tilfelle er det hensiktsmessig å styre temperaturen av materialet under ekspanderingen av forhåndsformen slik at denne temperatur ville være stadig lik eller større enn temperaturen for vitrøs mellomtilstand.

Ved utgangen fra blåseformen utsettes det hule legeme for en operasjon med varmefiksering ved å øke temperaturen av materialet for å frigjøre de resterende mellomspenninger.

For det angjeldende materiale foregår varmefikseringen mellom 180° C og 200° C.

Det er likeledes mulig å foreta ekspanderingen

av forhåndsformen i det indre av blåseformen ved en temperatur på materialet til å begynne med større enn temperaturen for den vitrøse mellomtilstand og deretter under denne temperatur, hvilket under det sistnevnte parti av ekspanderingen bevirker stivning av spenningene i biorientert tilstand og man bibeholder blåseformen ved en temperatur som gjør det mulig å sikre termo-fiksering. Termofikseringen kan likeledes oppnås ved enkel fylling av det hule legeme med et produkt såsom med en væske, særlig under trykk, ved høy temperatur.

Claims

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av hule legemer av plast, hvor man først lager en forhåndsform av termoplastisk materiale beregnet på etterfølgende ekspandering for oppnåelse av den endelige form av det hule legeme, karakterisert ved at man på nytt varmer opp den nevnte forhåndsform til en temperatur som er høyere og nær temperaturen for det termoplastiske materiales vitrøse mellomtilstand, hvoretter man ved hjelp av oppblåsning bevirker en ekspansjon av hele det hule legeme til det fremkalles en biorientering av hele det hule legeme og deretter bringer man materialet til å stivne i den biorienterte tilstand.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturen, hvortil man bringer forhåndsformen, ligger mellom 0 og 30° C over temperaturen for det termoplastiske materials vitrøse mellomtilstand.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at man lager en hul forhåndsform særlig med rørform.. med en bunn og hvis diameter i hvert tverrsnitt er merkbart mindre enn den diameter som vil bli oppnådd av det ferdige hule legeme for det tilsvarende tverrsnitt.

4. fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at diameteren av det hule legeme i et. bestemt tverrsnitt er i det minste 1,3 ganger større enn diameteren av forhåndsformen og fortrinnsvis 1,5 ganger større.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at forhåndsformen fremstilles slik at den utenfor sin hals eller sin munning har et parti av materiale som særlig skriver seg fra fremstillingen av forhåndsformen og tillater transport og håndtering av forhåndsformen under dennes ekspandering, idet dette materialparti deretter avskjæres og resirkuleres.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at man til fremstilling av forhåndsformen anvender en polymer av den type som har en krystallinsk tilstand, idet forhåndsformen stivnes i en formløs struktur og at man bevirker deformeringen av denne forhåndsform ved en temperatur nær og over temperaturen for den vitrøse mellomtilstand med en tilstrekkelig grad av ekspandering til å frembringe en biorientert tilstand av materialet, fordi man hurtig frembringer en stivning av denne tilstand ved<:. avkjøling.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at man anvender en termoplastisk polyester.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at man anvender ethylen glycolpolyfterefthalat.

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 7 og 8, karakterisert ved at ekspanderingen utføres slik at den fører til en økning av diameteren over ethvert tverrsnitt av det hule legeme på mer enn 1,5 ganger den opprinnelige diameter og således frembringer den biorienterte tilstand.

10. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at man bevirker ekspanderingen av forhåndsformen i det indre av en blåseform, at man styrer temperaturen av materialet under ekspanderingen, slik at den til enhver tid vil være lik eller høyere enn temperaturen for den vitrøse overgangstilstand for materialet, idet stivningen av den biorienterte tilstand foregår mot de kalde vegger i formen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at man det endelige hule legeme bevirker en.termo-fikseringsoperasjon ved å øke materialets temperatur.

12. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at man foretar ekspanderingen av forhåndsformen i det indre av en støpeform ved en temperatur på materialet til å begynne med over temperaturen for den vitrøse mellomtilstand og deretter under denne temperatur, hvilket under den siste del av ekspanderingen bevirker en stivning av spenningene i den biorienterte tilstand.

13» Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at man opprettholder formen på en temperatur som tillater sikring av den endelige varmefiksering ved kontakt av materialet med formens varme vegger.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at termofikseringen oppnås ved å fylle det hule legeme med et produkt, såsom en væske, særlig under trykk, ved høy temperatur.

15. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 11 til 14, karakterisert ved at . termofikseringen foregår ved en temperatur på materialet som er klart over temperaturen for det termoplastiske materiales vitrøse mellomtilstand.

16. Forhåndsform til fremstilling av hule legemer med fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at dens radiale dimensjoner er mindre enn de radiale dimensjoner av det endelige hule legeme med en verdi som er slik at det hule legeme befinner seg så å si helt i en biorientert tilstand.

17. Forhåndsform ifølge krav 16, karakterisert ved at den har en forlengelse på munningssiden eller ved sin hals, hvilken forlengelse er bestemt til avskjæring ved slutten av ekspanderingen.