Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus Kunststoff
Es ist bekannt, Flaschen aus thermoplastischen Werkstoffen durch Blasverformung herzustellen. Es ist ebenfalls bekannt, dass die physikalischen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit und Klarheit, der thermoplastischen Werkstoffe durch das Recken des Werkstoffes bedeutend verbessert werden können.
Bei sämtlichen zuvor bekannten Verfahren ergaben sich jedoch Schwierigkeiten bei der Erzielung von Produktionsziffern, die ausreichend hoch sind, um wirtschaftlich zu sein. Eine der aufgetretenen Schwierigkeiten besteht darin, dass der Werkstoff bei seiner Recktemperatur, die im allgemeinen nur leicht unter seiner Schmelztemperatur zum Zeitpunkt des Reckens liegt, weitgehend kristallin sein muss. Die Kristallisation tritt sehr langsam bei hohen Temperaturen ein und das übliche Verfahren geht daher dahin, den Strangpressling, beispielsweise einen Schlauch, auf eine niedrige Temperatur abzukühlen, bei der die Kristallisation schnell vollzogen wird und denselben dann erneut auf eine Recktemperatur zu erhitzen. Da die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes sehr gering ist, ist viel Zeit erforderlich, um die richtigen Voraussetzungen für das Recken zu erhalten.
Dies erfordert meist untragbar lange Zykluszeiten.
Bekannt ist gleichfalls ein zweistufiges Blasverfahren für die Herstellung von Flaschen aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyvinylchlorid. Bei diesem Verfahren wird der Blasrohling in einer ersten Stufe extrudiert, abgekühlt und auf Länge geschnitten. Die zugeschnittenen Stücke werden dann in einer zweiten Stufe einem Blasvorgang unterzogen, auf Arbeitstemperatur erhitzt, in eine Blasform gegeben und blasverformt. Ein derartiges Verfahren weist zahlreiche Vorteile gegenüber einem konventionellen Blasverformungsvorgang auf, bei dem der geschmolzene Blasrohling aus dem Extruder direkt in eine Blasform eingeschlossen und blasverformt wird.
Ein Vorteil des letzteren Verfahrens liegt z. B. darin, dass die Produktion von Blasrohlingen an einer einzigen Stelle für eine Massenfertigung sorgt, bei der die technischen Vorteile zu einer maximalen Wirtschaftlichkeit führen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass im Gegensatz zur geblasenen Flasche der Blasrohling nur ein geringes Versandvolumen beansprucht. Ein zweistufiger Arbeitsvorgang weist darüber hinaus insofern eine Flexibilität auf, als verschiedene Farben oder verschiedene Werkstoffe ohne weiteres ausgetauscht werden können, während der Wechsel von Farben oder Werkstoffen in einem Extruder schwierig und zeitraubend ist.
Ein weiteres Problem, das bei den bekannten Verfahren auftrat, ist die Erzielung der gewünschten Wandstärke, insbesondere bei Flaschen mit verhältnismässig kleinem Flaschenhals. Bei einem Blasrohling, der einen gleichförmigen Querschnitt aufweist, ist die für die Verformung des Hauptteils der Flasche verfügbare Werkstoffmenge weitgehend die gleiche, wie für die des kleineren Flaschenhalsabschnittes. Der Flaschenhalsabschnitt bildet auf diese Weise eine Beschränkung der Grösse des Blasrohlings, während der für den Hauptteil der Flasche verfügbar gemachte Werkstoff unter Umständen nicht für eine ausreichende Wandstärke ausreicht oder aber, wenn er an diesem Abschnitt ausreicht, liegt ein Überschuss an Werkstoff im Halsabschnitt der Flasche vor und der Flaschenhals ist daher zu steif, um sachgemäss verformt werden zu können.
Eine Mindest-Wandstärke, die sich mit den Festigkeitserfordernissen vereinbaren lässt, wird nicht nur gewünscht, um die Menge und daher die Kosten des Polymers zu reduzieren, sondern auch, um das Gewicht der Flasche und folglich die Arbeit und Aufwendungen, die mit deren Handhabung und Versand verknüpft sind, zu reduzieren.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Flaschen aus gereckten Kunststoffen anzugeben, das wirtschaftlich ist und eine Herstellung von gleichförmigen, hochwertigen Flaschen mit einem Minimum an Werkstoff gewährleistet. Es ist gleichfalls ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung von gereckten Kunststoffflaschen anzugeben, das nur eine Mindestmenge von Abfall ergibt.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff durch Blasverformung gefunden, bei dem ein in Längsrich- tunggereckter Blasrohling an seinem einen nicht erhitzten Ende in eine Haltevorrichtung eingespannt, an seinem anderen erhitzten Ende abgeklemmt und bei einer Temperatur unterhalb des Kristallitschmelzpunktes durch Innendruck in einer Form aufgeblasen wird.
Das Verfahren umfasst somit die Vorbehandlung eines Schlauches aus Kunststoff im kristallinen Zustand und die Erhitzung eines Teiles desselben auf seine Recktemperatur, während der andere Teil kalt bleibt.
Der Schlauch wird am kalten Abschnitt durch eine Haltevorrichtung festgespannt, die deshalb, weil der Schlauch an einem Punkt nicht erhitzt und daher verhältnismässig steif ist, den Schlauch mit ausreichender Kraft festspannen kann. Der Schlauch wird dann in Längsrichtung gezogen, in eine Blasform hineingesteckt und durch Innendruck, der durch die Öffnung im unerhitzten Abschnitt des Schlauches eingeführt wird, formgeblasen.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Apparates für die Ausführung des Blasrohlings-Verformungsvorganges des erfindungsgemässen Verfahrens ist.
Fig. 2 ist eine etwas schematische Grundrissansicht des Axialreckungsabschnittes des in Fig. 1 gezeigten Apparates.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Blasrohlings und einer Haltevorrichtung, in die der Blasrohling während des Flaschenverformungsvorganges montiert ist.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des Apparates für die Ausführung des Flaschenverformungsvorganges.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht, im wesentlichen zentrisch zur Blasform während des Flaschenverformungsvorganges.
In Fig. 1 ist schematisch ein Extruder 1 gezeigt, der eine Düse 2 hat, aus der ein Schlauch 3 aus einem thermoplastischen Werkstoff, wie Polypropylen, in geschmolzenem Zustand extrudiert wird. Der Schlauch 3 wird bis zu einem gewissen Grad in geschmolzenem Zustand gezogen und gelangt dann in eine perforierte Kalibrierform 4, die in einen Abschreckbehälter 5 montiert ist. Die Kalibrierform 4 ist von einer Vakuum- kammer 6 umgeben, die durch eine Leitung 7 mit einer Vakuumquelle verbunden ist. In Verbindung mit dem Atmosphärendruck, der in die Öffnung des Schlauches 3 durch den inneren Dorn der Düse 2 gelangt, wird der Schlauch 3 dadurch gegen die Oberfläche der Kalibrierform 4, wo er abgekühlt und zum Erstarren gebracht wird, gedrückt.
Von der Kalibrierform 4 gelangt der Schlauch 3 in die Flüssigkeit im Abschreckbehälter 5 und aus dem Behälter heraus durch eine Austrittsdichtung 8. Um das Problem der Erzielung einer wirksamen Abdichtung zu vereinfachen, kann der Behälter 5 durch einen Deckel 9 und ein oberhalb der Flüssigkeit angesaugtes Vakuum, das z.B. durch eine Öffnung der Vakuum- kammer 6 zum Luftraum oberhalb der Flüssigkeit erzeugt werden kann, verschlossen werden. Der Abschreckbehälter 5 ist ausreichend lang, so dass er zu dem Zeitpunkt, an dem der Schlauch 3 am Austrittsende angelangt ist, auf eine Temperatur abgekühlt ist, bei der die Kristallisierung schnell auftritt. Bei einem Schlauch aus Polypropylen kann diese Temperatur z. B.
ungefähr 1200 C betragen. Der zum Abkühlen des Schlauches erforderliche Zeitraum hängt nicht nur vom Temperaturunterschied zwischen dem Schlauch und dem Kühlmittel, sondern auch von der Wandstärke des Schlauches und von dem Zeitraum, während welchem er in die Flüssigkeit im Abschreckbehälter 5 eingetaucht ist, ab.
Vom Abschreckbehälter 5 läuft der abgekühlte und kristalline Schlauch 3 durch einen Wiedererhitzungsbehälter 10, der eine Einlassdichtung 11 und eine Auslassdichtung 12 hat und wie der Abschreckbehälter 5 gleichfalls unter einem Vakuum sein kann, um die Abdichtung zu verbessern. Im Wiedererhitzungsbehälter 10 wird der Schlauch 3 auf seine Recktemperatur erhitzt, d. h. bei Polypropylen auf eine Temperatur von ungefähr 1600 C. Um das erforderliche Ausmass der Wiedererhitzung auf ein Mindestmass zu beschränken, wird der Schlauch im Abschreckbehälter 5 auf nicht mehr als die Höchsttemperatur, bei der die Kristallisierung schnell auftritt, d. h. z. B. auf ungefähr 1000 C, abge- kühlt.
In der veranschaulichten Ausführungsform wird der Schlauch 3 durch ein Paar Zugrollen 13, die an der Auslassseite des Wiedererhitzungsbehälters 10 ange- bracht sind und die dem Schlauch 3 eine Spannung auferlegen, vorgerückt. Die von den Zugrollen 13 geforderte Arbeit kann auch durch ein zusätzliches Paar Vorschubrollen (nicht gezeigt), die z. B. zwischen den Behältern 5 und 11 angeordnet sind, verringert werden.
Die Verringerung der von den Zugrollen 13 geforderten Arbeit verringert die Möglichkeit, dass sie die Oberfläche des Schlauches 3 beschädigen werden, wobei eine derartige Beschädigung normalerweise als Fehler in der fertigen Flasche in Erscheinung treten würde.
Der Schlauch wird durch die Vorrichtung 14 axial gestreckt. In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 14 einen Schlitten 15, der für die Hin- und Herbewegung in einer Bahn geeignet ist und durch einen Vorschubhub, bei welchem er sich mit dem Schlauch bewegt, und einen verhältnismässig schnellen Rücklaufhub in entgegengesetzter Richtung, angetrieben wird.
Auf dem Schlitten 15 montiert sind die unteren Klauen eines unbeweglichen Spanners 16 und eines beweglichen Spanners 17. Die Spanner 16 und 17 umfassen obere Klauen 18 bzw. 19, die jeweils geeignet sind, sich zu öffnen und den Schlauch 3 aufzunehmen und sich zu schliessen, um den Schlauch im Spanner festzuhalten. Neben dem sicheren Festspannen des Schlauches ist jeder der Spanner 16 und 17 dazu bestimmt, den Schlauch 3 zusammenzuquetschen und hierdurch die Seele desselben zu verschliessen und die verschlossene Seele zu versiegeln. Wenn der Schlauch seine Recktemperatur aufweist und daher verhältnismässig weich ist, kann er ohne weiteres zusammengequetscht werden und bei verhältnismässig scharfen Schlauch-Eingriffskanten kann ein ausreichender Druck entwickelt werden, um das Versiegeln des Schlauches bei der betreffenden Temperatur zu bewerkstelligen.
Um den Schlauch 3 in Längsrichtung zu ziehen, nachdem er durch die Spannung 16 und 17 ergriffen wurde, wird der bewegliche Spanner 17 in eine Führung 20 auf dem Schlitten 15 montiert und z. B. durch ein hydraulisches Betätigungsorgan 21, das auf den Schlitten 15 montiert ist, angetrieben.
Auf den Schlitten 15 ist eine Schneidmaschine 22 montiert. Der Motor der Schneidmaschine 23 ist z. B.
auf eine hin und her gehende Auflage montiert, so dass diese hydraulisch zwischen ihrer Ruhestellung (vollausgezogene Linien in Fig. 2) und ihrer Schneidstellung (gestrichelte Linien in Fig. 2) verschoben werden kann.
Beim Abtrennen der Blasrohlinge 26 befindet sich der Schlitten 15 anfänglich in seiner Ruhestellung am Ende seines Rücklaufhubes und die oberen Klauen 18 und 19 der Spanner sind offen. Der Schlauch 3, einschliesslich des nichtabgetrennten Blasrohlings 26, der beim vorhergehenden Zyklus verstreckt wurde, wird vom Wiedererhitzungsbehälter 10 vorgerückt und das vordere oder abgeschnittene Ende 27 bewegt sich nach aussen oder nach rechts in Fig. 1 und 2. Da der nichtgezogene Abschnitt des Schlauches 3 auf seine Recktemperatur gebracht und daher ziemlich weich ist, kann eine nach oben offene Auflage 28, die durch den unbeweglichen Spanner 16 mitgeführt wird, vorgesehen werden. Der Schlauch 3 wird vorgerückt, bis die durch den Spanner 16 im vorhergehenden Zyklus gebildete Einklemmlinie 29 den Spanner 17 in seiner Ruhestellung erreicht hat.
Die oberen Klauen 18 und 19 der Spanner 16 und 17 werden dann gleichzeitig geschlossen, wobei der Spanner 16 den Schlauch flach zusammenquetscht, um eine neue Einklemmlinie 29 zu bilden und die Seele zu schliessen.
Der Vorschub des Schlittens 15 und des beweglichen Spanners 17 werden eingeleitet, sobald die Spanner 16 und 17 geschlossen werden, wobei die Vorschubbewegung des Schlittens 15 mit dem Vorschub des Schlauches 3 synchronisiert wird. Der Vorschub des Spanners 17 erfolgt mit einer verhältnimässig hohen Geschwindigkeit, um dem Abschnitt des Schlauches 3, der zwischen den Spannern 16 und 17 angeordnet ist, in Längsrichtung zu dehnen. Nach Beendigung des Vorschubhubes des beweglichen Spanners 17 wird die Schneimaschine 22 betätigt, um den Schlauch abzutrennen und dadurch den Blasrohling 26 zu bilden. Sobald der gezogene Abschnitt des Schlauches zwischen den Spannern 16 und 17 ausreichend gekühlt ist, um zu erstarren, was durch einen Wasser-Sprühnebel beschleunigt werden kann, werden die Spanner 16 und 17 ge öffnet, der Spanner 17 läuft zurück und der Zyklus wird wiederholt.
Nach der Abtrennung kann der Blasrohling 26 direkt zum folgenden Arbeitsvorgang geleitet oder zur Lagerung oder zum Versand aufgefan- gen werden. Bei einem anschliessenden Flaschenverformungsvorgang wird der Blasrohling 26 auf seine Recktemperatur erhitzt, in eine Form eingegeben und zu einer Flasche geblasen. In Fig. 4 ist schematisch ein Apparat zur Ausführung dieses Verfahrens gezeigt, wobei dieser Apparat Haltevorrichtungen in der Form eines Bügels 30 aufweist, in dem der Blasrohling 26 festgehalten wird, um eine Schrumpfung in Längsrich- tung zu verhindern.
Der Bügel 30 ist im wesentlichen C-förmig und hat an seinem unteren Ende einen Spanner 31, der zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung geschwenkt und in seiner geschlossenen Stellung lösbar verriegelt werden kann und in seiner geschlossenen Stellung den Blasrohling an der Einklemm- linie 29 ergreift. An seinem oberen Ende weist der Bügel 30 einen Spanner 32 auf, der zusammen mit dem oberen Arm des Bügels den Schlauch umfasst und durch eine Nockenklinke, die einen Klinkenarm 33 hat, in seiner geschlossenen Stellung gehalten wird.
Der Spanner 32 soll das obere Ende des Blasrohlings sicher festspannen, ohne die Seitenwand einzudrücken oder die Seele desselben zu verschliessen. Der Bügel 30 kann beispielsweise durch eine Öffnung 34 im Klinkenarm 33 an einer Kette aufgehängt werden. An der Kette 35 wird eine Reihe von Bügeln 30 durch ein Wiedererhitzungsbad 36 zu einer Formstelle geführt, wo sie zwischen den gegenüberliegenden Hälften einer Form 37 eingeschlossen werden. Beim Durchgang durch das Wiedererhitzungsbad 36 wird der Hauptteil des Blasrohlings in eine Erhitzungsflüssigkeit eingetaucht, der dadurch auf seine Recktemperatur erhitzt wird, während der durch den Spanner 32 eingeschlossene Abschnitt des Blasrohlings über dem Bad bleibt und so kühl bleibt.
Die Einklemmung an der Einklemmlinie 29 dient diesmal dazu, das Ende des Blasrohlings 26 zu verschliessen und verhindert auf diese Weise ein Eindringen des Heizmediums und eine Verunreinigung des Innern des Blasrohling-Endabschnittes. In den Blasrohling 26 wird Druckluft durch die Seele 38 mittels einer Düse 39, die durch eine Leitung 40 mit einer Druckluftquelle verbunden ist, eingeführt. Die Düse 39 wird durch einen Arm 41 gehalten und kann in die Seele 38 des Blasrohlings eingeführt werden. Nachdem die Flasche geblasen und abgekühlt ist, wird die Form 37 geöffnet und die Flasche 42 herausgezogen. Im Anschluss daran wird die Flasche durch Beschneiden an der Einklemmlinie 43, die durch die Form 37 gebildet wurde und am Flaschenhals fertiggestellt.
Einer der Vorteile des Reckens des Blasrohlings 26 in Längsrichtung beim Blasrohlings-Verformungsvorgang besteht darin, dass der Flaschenverformungsvorgang nur die Wiedererhitzung und Blasverformung des Blasrohlings und das Beschneiden der fertiggestellten Flasche erfordert.
Da der Abschnitt des Blasrohlings, der im Spanner 32 festgespannt wird, verhältnismässig kalt bleibt ist er ziemlich steif und kann ohne weiteres mit ausreichender Kraft festgehalten werden. Dies ist erforderlich, da der Blasrohling dazu neigt, sich zusammenzuziehen, wenn er auf seine Recktemperatur erhitzt wird. Gleichzeitig kann die Düse 39 mit ausreichender Kraft gegen das offene Ende des Blasrohlings gedrückt werden, um einen dichten Verschluss mit dem Blasrohling herzustellen.
Ein weiteres Problem bei der Herstellung von gereckten Flaschen ist die Erzielung einer optimalen Wandstärke innerhalb der gesamten Flasche, die be deutende Abweichungen in ihrem Innendurchmesser aufweist, wie beispielsweise im Flaschenhals und im Hauptteil dieser Flasche. Die Wandstärke des Blasrohlings muss ausreichend sein, um eine ausreichende Wandstärke der Flasche auch an dem Abschnitt zu gewährleisten, der während des Blasformverfahrens am meisten erweitert wird, ohne dass an den Abschnitten der Flasche mit reduziertem Durchmesser überschüssiges Material verbleibt. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird der Blasrohling axial gezogen und auf diese Weise zum Teil gereckt, bevor die Form geschlossen wird.
Da der Durchmesser des Blasrohlings auf diese Weise reduziert wird, kann der Blasrohling einen Durchmesser haben, der anfänglich grösser ist als der Mindestdurch- messer der Werkzeughöhlung. Beim Verstrecken wird er dann auf den gewünschten Durchmesser reduziert.
Im Gegensatz zu einem Verfahren, bei dem sowohl die Reckung in Längs- als auch in Umfangsrichtung beide in der Form ausgeführt werden, können Flaschen in Übereinstimmung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mit einem Flaschenhals hergestellt werden, der in bezug auf den Durchmesser des Hauptabschmttes der Flasche klein ist, ohne dass der Blasrohling am Hals eingeklemmt wird und ohne dass eine Flasche hergestellt wird, die im Hauptteil eine Wandung hat, die für die gewünschte Festigkeit oder Steifigkeit zu dünn ist.
Ausserdem trägt das Verrecken des Blasrohlings in Längsrichtung, bevor er blasverformt wird, und die Verhinderung einer Schrumpfung während der Blasverformung zu einer gleichförmigeren Verteilung des Materials in der fertigen Flasche bei. Darüber hinaus kommt es zu einer weitgehend gleichförmigen Verteilung der Wärme über den gesamten Blasrohling hinweg und zu einer genaueren Temperatur zum Zeitpunkt der Blasverformung, da der Blasrohling zum Zeitpunkt der Blasverformung auf seine Recktemperatur erhitzt wird, wodurch sich der Werkstoff leichter und gleichförmiger ziehen lässt. Gereckte Polypropylenflaschen wurden nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit einem Verhältnis von 4: 1 zwischen den Durchmessern des Hauptflaschenabschnittes und des Flaschenhalses und mit einer überraschend gleichförmigen Wandstärke hergestellt.
Die Flaschen weisen die übliche Eigenschaften auf, die mit gerecktem Polypropylen verbunden sind, d. h., hohe Zugfestigkeit, Steifheit und Schlagfestigkeit, insbesondere eine verbesserte Schlagfestigkeit bei kalten Temperaturen. Die Flaschen sind darüber hinaus sehr klar, obwohl die Klarheit zu einem gewissen Grade eine Funktion der Reinheit und Glätte des ursprünglichen Blasrohlings ist.
Process for the production of hollow bodies made of plastic
It is known to produce bottles from thermoplastic materials by blow molding. It is also known that the physical properties, such as tensile strength, impact resistance and clarity, of thermoplastic materials can be significantly improved by stretching the material.
However, all of the previously known methods have encountered difficulties in achieving production levels that are sufficiently high to be economical. One of the difficulties that has arisen is that the material at its stretching temperature, which is generally only slightly below its melting temperature at the time of stretching, must be largely crystalline. Crystallization occurs very slowly at high temperatures and the usual method is therefore to cool the extrusion, for example a tube, to a low temperature at which the crystallization takes place quickly and then to heat it again to a stretching temperature. Since the thermal conductivity of the plastic is very low, it takes a long time to achieve the right conditions for stretching.
This usually requires prohibitively long cycle times.
A two-stage blow molding process for the production of bottles made of plastic, such as, for example, polyvinyl chloride, is also known. In this process, the parison is extruded, cooled and cut to length in a first stage. The cut pieces are then subjected to a blow molding process in a second stage, heated to working temperature, placed in a blow mold and blow molded. Such a process has numerous advantages over a conventional blow molding process in which the molten parison from the extruder is enclosed directly in a blow mold and blown.
An advantage of the latter method is e.g. B. in the fact that the production of parisons at a single point ensures mass production, in which the technical advantages lead to maximum economic efficiency. Another advantage is that, in contrast to the blown bottle, the blow molding only requires a small shipping volume. A two-step operation also has flexibility in that different colors or different materials can be easily exchanged, while changing colors or materials in an extruder is difficult and time consuming.
Another problem that occurred with the known methods is the achievement of the desired wall thickness, especially in the case of bottles with a relatively small bottle neck. For a parison that is uniform in cross-section, the amount of material available to deform the major portion of the bottle is largely the same as that of the smaller neck portion. In this way, the bottle neck section restricts the size of the parison, while the material made available for the main part of the bottle may not be sufficient for sufficient wall thickness or, if it is sufficient at this section, there is an excess of material in the neck section of the bottle in front and the bottle neck is therefore too stiff to be properly deformed.
A minimum wall thickness that is compatible with the strength requirements is desired not only to reduce the amount and therefore the cost of the polymer, but also to reduce the weight of the bottle and, consequently, the labor and expense involved in handling it Shipping are linked to reduce.
It is the aim of the present invention to provide a method for producing bottles from expanded plastics which is economical and ensures the production of uniform, high-quality bottles with a minimum of material. It is also an object of the present invention to provide a two-step process for producing stretched plastic bottles which results in only a minimum amount of waste.
A process has now been found for the production of moldings made of thermoplastic by blow molding, in which a blow blank, which is stretched in the longitudinal direction, is clamped in a holding device at one of its unheated ends, clamped at its other heated end and at a temperature below the crystallite melting point by internal pressure is inflated in a mold.
The method thus comprises the pretreatment of a hose made of plastic in the crystalline state and the heating of a part of the same to its stretching temperature, while the other part remains cold.
The hose is clamped at the cold section by a holding device which, because the hose is not heated at one point and is therefore relatively stiff, can clamp the hose with sufficient force. The hose is then drawn in the longitudinal direction, inserted into a blow mold and blown into shape by internal pressure which is introduced through the opening in the unheated section of the hose.
The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which
1 is a schematic representation of an apparatus for performing the parison deformation process of the method according to the invention.
FIG. 2 is a somewhat schematic plan view of the axial extension section of the apparatus shown in FIG.
3 is a perspective view of a parison and a holding device in which the parison is mounted during the bottle deforming process.
Fig. 4 is a schematic illustration of the apparatus for performing the bottle deforming process.
Fig. 5 is a sectional view, essentially centered on the blow mold during the bottle deformation process.
In Fig. 1, an extruder 1 is shown schematically, which has a nozzle 2, from which a tube 3 made of a thermoplastic material, such as polypropylene, is extruded in the molten state. The tube 3 is drawn in a molten state to a certain extent and then passes into a perforated calibration mold 4 which is mounted in a quenching container 5. The calibration mold 4 is surrounded by a vacuum chamber 6 which is connected by a line 7 to a vacuum source. In connection with the atmospheric pressure which enters the opening of the hose 3 through the inner mandrel of the nozzle 2, the hose 3 is thereby pressed against the surface of the calibration mold 4, where it is cooled and made to solidify.
The hose 3 passes from the calibration mold 4 into the liquid in the quenching container 5 and out of the container through an outlet seal 8. In order to simplify the problem of achieving an effective seal, the container 5 can be closed by a cover 9 and a vacuum drawn in above the liquid , that eg can be generated through an opening of the vacuum chamber 6 to the air space above the liquid, can be closed. The quenching container 5 is sufficiently long that by the time the hose 3 has reached the outlet end, it has cooled to a temperature at which crystallization occurs quickly. In the case of a hose made of polypropylene, this temperature can e.g. B.
be about 1200 C. The time required for the hose to cool down depends not only on the temperature difference between the hose and the coolant, but also on the wall thickness of the hose and on the period of time during which it is immersed in the liquid in the quenching tank 5.
From the quenching vessel 5, the cooled and crystalline hose 3 runs through a reheating vessel 10 which has an inlet seal 11 and an outlet seal 12 and, like the quenching vessel 5, can likewise be under a vacuum in order to improve the seal. In the reheating container 10, the tube 3 is heated to its stretching temperature, i. H. in the case of polypropylene to a temperature of approximately 1600 C. In order to limit the required degree of reheating to a minimum, the hose in the quenching vessel 5 is not more than the maximum temperature at which crystallization occurs quickly, i.e. H. z. B. to about 1000 C, cooled.
In the illustrated embodiment, the hose 3 is advanced by a pair of pulling rollers 13 which are attached to the outlet side of the reheating container 10 and which impose tension on the hose 3. The work required of the pull rollers 13 can also be performed by an additional pair of feed rollers (not shown), e.g. B. are arranged between the containers 5 and 11, can be reduced.
The reduction in the work required of the pulling rollers 13 reduces the possibility that they will damage the surface of the tube 3, which damage would normally appear as a defect in the finished bottle.
The tube is axially stretched by the device 14. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the device 14 comprises a carriage 15 which is suitable for reciprocating movement in a path and is provided with a feed stroke, in which it moves with the hose, and a relatively fast return stroke in opposite direction, is driven.
Mounted on the carriage 15 are the lower claws of an immovable tensioner 16 and a movable tensioner 17. The tensioners 16 and 17 comprise upper claws 18 and 19, respectively, which are each adapted to open and to receive the hose 3 and to close, to hold the hose in the tensioner. In addition to securely tightening the hose, each of the tensioners 16 and 17 is intended to squeeze the hose 3 together and thereby to close the core of the hose and to seal the closed core. When the hose has reached its stretching temperature and is therefore relatively soft, it can be easily squeezed together and, if the hose engagement edges are relatively sharp, sufficient pressure can be developed to achieve the sealing of the hose at the relevant temperature.
In order to pull the hose 3 in the longitudinal direction after it has been gripped by the tension 16 and 17, the movable tensioner 17 is mounted in a guide 20 on the carriage 15 and z. B. by a hydraulic actuator 21 mounted on the carriage 15, driven.
A cutting machine 22 is mounted on the carriage 15. The motor of the cutting machine 23 is z. B.
mounted on a reciprocating support so that it can be shifted hydraulically between its rest position (full lines in FIG. 2) and its cutting position (dashed lines in FIG. 2).
When separating the blow blanks 26, the carriage 15 is initially in its rest position at the end of its return stroke and the upper claws 18 and 19 of the clamps are open. The tube 3, including the unseparated parison 26 that was stretched in the previous cycle, is advanced from the reheat container 10 and the leading or cut end 27 moves outward or to the right in FIGS. 1 and 2. As the undrawn portion of the tube 3 brought to its stretching temperature and is therefore quite soft, an upwardly open support 28, which is carried by the immovable tensioner 16, can be provided. The hose 3 is advanced until the pinch line 29 formed by the tensioner 16 in the previous cycle has reached the tensioner 17 in its rest position.
The upper jaws 18 and 19 of the tensioners 16 and 17 are then closed simultaneously, with the tensioner 16 squeezing the hose flat together to form a new pinch line 29 and to close the core.
The advance of the slide 15 and the movable tensioner 17 are initiated as soon as the tensioners 16 and 17 are closed, the advance movement of the slide 15 being synchronized with the advance of the hose 3. The tensioner 17 is advanced at a relatively high speed in order to stretch the section of the hose 3, which is arranged between the tensioners 16 and 17, in the longitudinal direction. After the end of the feed stroke of the movable tensioner 17, the cutting machine 22 is actuated in order to cut off the tube and thereby to form the parison 26. As soon as the drawn section of the hose between the tensioners 16 and 17 is sufficiently cooled to solidify, which can be accelerated by a water spray, the tensioners 16 and 17 are opened, the tensioner 17 runs back and the cycle is repeated.
After the separation, the parison 26 can be passed directly to the following work process or collected for storage or shipping. In a subsequent bottle deformation process, the parison 26 is heated to its stretching temperature, placed in a mold and blown into a bottle. An apparatus for carrying out this method is shown schematically in FIG. 4, this apparatus having holding devices in the form of a bracket 30 in which the parison 26 is held in order to prevent shrinkage in the longitudinal direction.
The bracket 30 is essentially C-shaped and has a tensioner 31 at its lower end, which can be pivoted between a closed and an open position and releasably locked in its closed position, and the parison on the clamping line 29 in its closed position seizes. At its upper end, the bracket 30 has a tensioner 32 which, together with the upper arm of the bracket, encompasses the hose and is held in its closed position by a cam pawl, which has a pawl arm 33.
The tensioner 32 is intended to securely clamp the upper end of the blow molding blank without pressing in the side wall or closing the core of the same. The bracket 30 can, for example, be suspended from a chain through an opening 34 in the latch arm 33. On the chain 35, a series of stirrups 30 are fed through a reheating bath 36 to a mold location where they are trapped between the opposing halves of a mold 37. On passage through the reheating bath 36, the main part of the parison is immersed in a heating liquid which is thereby heated to its stretching temperature, while the portion of the parison enclosed by the tensioner 32 remains above the bath and thus remains cool.
The jamming on the jamming line 29 serves this time to close the end of the parison 26 and in this way prevents the heating medium from penetrating and contaminating the interior of the parison end section. Compressed air is introduced into the parison 26 through the core 38 by means of a nozzle 39 which is connected by a line 40 to a compressed air source. The nozzle 39 is held by an arm 41 and can be inserted into the core 38 of the parison. After the bottle is blown and cooled, the mold 37 is opened and the bottle 42 is withdrawn. The bottle is then finished by trimming at the pinching line 43, which was formed by the mold 37, and at the bottle neck.
One of the advantages of stretching the parison 26 longitudinally in the parison molding process is that the bottle molding process only requires reheating and blow molding the parison and trimming the finished bottle.
Since the section of the parison which is clamped in the clamp 32 remains relatively cold, it is quite stiff and can easily be held in place with sufficient force. This is necessary because the parison tends to contract when it is heated to its stretching temperature. At the same time, the nozzle 39 can be pressed against the open end of the parison with sufficient force to produce a tight seal with the parison.
Another problem in the production of stretched bottles is the achievement of an optimal wall thickness within the entire bottle, which has significant deviations in its inner diameter, such as in the bottle neck and in the main part of this bottle. The wall thickness of the parison must be sufficient to ensure a sufficient wall thickness of the bottle also at the section which is expanded most during the blow molding process without excess material remaining on the sections of the bottle with reduced diameter. According to the present invention, the parison is drawn axially and in this way partially stretched before the mold is closed.
Since the diameter of the parison is reduced in this way, the parison can have a diameter which is initially larger than the minimum diameter of the tool cavity. During stretching, it is then reduced to the desired diameter.
In contrast to a process in which both longitudinal and circumferential stretching are both carried out in the mold, bottles in accordance with the method of the present invention can be made with a bottle neck that is smaller than the diameter of the main portion Bottle is small without the parison being pinched at the neck and without a bottle being produced which has a wall in the main part that is too thin for the desired strength or rigidity.
In addition, stretching the parison lengthways before it is blow molded and preventing shrinkage during blow molding help to distribute the material more uniformly in the finished bottle. In addition, there is a largely uniform distribution of the heat over the entire parison and a more precise temperature at the time of blow molding, as the blow molding is heated to its stretching temperature at the time of blow molding, which makes the material easier and more uniform to draw. Stretched polypropylene bottles were produced by the method according to the invention with a ratio of 4: 1 between the diameters of the main bottle section and the bottle neck and with a surprisingly uniform wall thickness.
The bottles have the usual properties associated with expanded polypropylene, i.e. that is, high tensile strength, stiffness and impact resistance, especially improved impact resistance at cold temperatures. The bottles are also very clear, although the clarity is to some extent a function of the purity and smoothness of the original parison.