DE2924797C2

DE2924797C2 - Verfahren zum Blasformen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2924797C2
Application number: DE2924797A
Authority: DE
Inventors: Carson Franklin Bloomingdale Ill. Buckman; Arden Ray Downers Grove Ill. Weatherly
Original assignee: Continental Group Inc
Current assignee: Continental Group Inc
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-20
Publication date: 1984-10-31
Also published as: DE2924797A1; JPS555893A; CA1121956A; JPS6221615B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blasformen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem ein Schlauch aus dem Kunststoff extrudiert und beim Extrudieren ein das Eindringen von Luftsauerstoff unterbindendes Gas in den Schlauch eingeleitet wird, bei dem der Schlauch an seinem freien Ende geschlossen und in einer Blasform mittels eines Druckmediums zu jo dem Hohlkörper blasgeformt wird und bei dem zum Verringern der Permeabilität die Innenoberflächc der Hohlkörperwand mit einem Gasgemisch aus 0.1 bis 10 VoL-⁰Zb Fluor und einem inerten Gas behandelt wird.

Bei einem bekannten Verfahre=! dieser Art (US-PS 38 62 284) wird ein Gasgemisch /.. B. aus 1 bis 10 Vol.-% Fluor und 99 bis 90 Vol.-% des inerten Gases als Blasmedium beim Blasformen verwendet. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei Anwendung dieses Verfahrens mit einem Fluor-Gasgemisch als Blasmedium die Sperrwirkung gegen das Eindringen von Luftsauerstoff bei mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Blasformeinrichtungen über die Flächenausdehnung des Hohlkörpers bei weitem nicht gleichförmig ist und der thermoplastische Kunststoff stellenweise in erheblichem Umfange unterschiedliche Permeabilität aufweist. Damit entsprechen die nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Hohlkörper nicht den Anforderungen, wie sie bei bestimmten Anwendungszwecken gestellt werden müssen.

Weiter wurde festgestellt, daß bei einem derartigen Verfahren vor dem Blasformen und während des Extrudierens des Schlauches aus dem Kunststoff die Oberfläche des noch heißen plastischen Kunststoffes mit dem Sauerstoff der Luft reagiert und eine Oxydierung dieser Oberflächen auftritt. Um dies zu verhindern, ist es bekannt (vgl. DE-OS 14 79 288) vor dem Schließen der Blasformteile ein inertes Gas in den Innenraum des beim Extrudieren des Kunststoffes entstehenden Schlauches einzulassen. Diese Maßnahme kann auch bei wi dem Verfahren der obengenannten US-PS 38 62 284 vor dem Blasformen mit der Gasmischung aus Fluor und inertem Gas angewendet werden.

In anderen Fällen hat man diese Neigung zur Oxydation des thermoplastischen Kunststoffes dazu ausge- h¹· nutzt, um eine Verbesserung der Schichthafiung auf den Oberflächen für den Fall zu erzielen, dall die Artikel nachträglich auf der Innenfläche mit einer Beschichtung

versehen werden sollen (vgl. GB-PS11 74 985).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs so weiterzubilden, daß eine wirksame und über die gesamte Oberfläche des Hohlkörpers gleichmäßige verstärkte Sperrwirkung gegen den Durchgang von nicht polaren Lösungsmitteln bei gleichzeitiger Vereinfachung der Verfahrensführung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Behandeln mit dem Gasgemisch beim Extrudieren unter teilweisem Expandieren des Schlauches erfolgt und daß als das Druckmedium für das Blasformen ein Inertgas verwendet wird.

Da das Innenvolumen des beim Extrudieren entstehenden Schlauches wesentlich kleiner ist als das Innenvolumen des Hohlkörpers nach dem Blasformen, ist die bei dem neuen Verfahren notwendige Menge an Fluor wesentlich kleiner als bei dem bekannten Verfahren, da die Gasmischung nicht mehr als Blasmedium benötigt wird. Im Hinblick auf den hohen Preis für Fluor ergibt sich dadurch eine wesentliche Kostenersparnis, die besonders ins Gewicht fällt, da es sich hier um ein Verfahren für die Massenfertigung von Hohlkörpern handelt

Die verringerte Menge an Fluorgas erleichtert aber auch wesentlich die Aufbereitung der aus dem blasgeformten Hohlkörper abgeführten Gasgemischmenge. Dabei ist zu beaclven, daß Fluorgas aus Gesundheitsgründen und anderen Gründen nicht ohne weiteres in die Umgebungsaimosphäre abgeleitet werden darf.

Der Kontakt zwischen dem Gasgemisch und der Innenoberfläche des Schlauches erfolgt, während der Schlauch noch eine höhere Temperatur als während des anschließenden Blasformens aufweist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der Kontakt bei dieser höheren Temperatur nicht zu den normalerweise zu erwartenden Verbrennungserscheinungen an den Kunststoff-Flächen führt. Durch den gegenüber dem bekannten Verfahren früheren Kontakt des Gasgemisches mit den Flächen des Schlauches ist bei so.-st gleicher Produklionsgcschwindigkeit die Kontaktteil zwischen der Innenfläche des Hohlkörpers und dem Gasgemisch deutlich länger, da das Gasgemisch in dem Schlauch auch noch während des Blasformcns verbleibt.

Ferner hat sich überraschenderweise gezeigt, daß trotz der Einwirkung des Gasgemisches auf die noch relativ kleine Innenoberflächc des Schlauches während dessen Extrudicrung der fertige Hohlkörper an seiner Innenfläche einen gleichförmig hohen Permeabilitätswiderstand zeigt.

Durch die Einleitung des Gasgemisches in den Schlauch unmittelbar bei dessen Entstehung während 'les Extrudierens wird weiterhin zuverlässig die Gefahr eines Oxidierens der Innenoberfläche des Schlauches verhindert, ohne daß sonstige Maßnahmen hierfür notwendig sind.

Zum anschließenden Blasformen wird als Druckmedium ein Inertgas unter erhöhtem Druck verwendet.

Für die Verwendung eines lpcrtgases als Druckmedium für das Blasformen wird Schutz nur im Zusammenhang mit den übrigen Maßnahmen des Anspruchs beansprucht.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Teilbare Blasformen IO sind in einer kontinuierlichen kreisförmigen Kcihe ungeordnet. Diese rotiert in einer senkrechten Ebene um eine horizontale zentrale Drehachse (nicht gezeigt) und /war senkrecht zur Zeichen-

;bene. Eine der Blasformen 10 ist in geschlossener Stellung, eine weitere ist in senkrechtem Schnitt in teilweise 3ffener Stellung und die dritte Blasform 10 ist ausschnittsweise in voll offener Stellung angedeutet. Die Rotationsrichtung der Blasformen 10 ist im Uhrzeigersinne angenommen.

Jede der Blasformen 10 umfaßt zwei Formhälflen 16 und 18. Die radial innere Formhälfte 16 jeder Blasform 10 ist in radialer Richtung unbeweglich in bezug auf die Drehachse angeordnet. Die äußere Formhälfte 18 ist radial zwischen der geschlossenen und der volloffenen Stellung bewegbar. Die Hin- und Herbewegung der Formhälfte 18 in radialer Richtung wird durch Nockeneinrichtungen oder durch nicht dargestellte Druckmiitel-betätigte Stellzylinder erreicht.

Jede Formhälfte 16 und 18 ist mit oberen Quetschkanten 24 und unteren Quetschkanten 26 versehen.

Jede dür Formhälften 16 trägt einen Druckmittelkanal in Form einer hohlen Blasnadel 28. welche im begrenzten Umfange in ihrer Längsrichtung bewegt werden kann, wobei die Bewegungsachse senkrecht zur Trennebene 30 der Blasform 10 verläuft. Die Blasnadel ist mit einer Quelle eines Blasmediums verbunden. Jede Formhälfte 16 trägt an ihrer Außenseite eine Nadelbetätigungsvorrichtung 32, die nach einem vorbestimmten Programm die Blasnadel 28 intermittierend zwischen der dargestellten zurückgezogenen Stellung und einer nicht dargestellten vorgeschobenen Stellung, in der das freie Ende der Blasnadel 28 in die Formhöhlung vorsteht, bewegt.

Im Kern 38 eines Strangpreßkopfes 34 einer stationären Strangpreßeinrichtung ist ein Kanal 52 mit einer Einlaßöffnung 54 und einer Auslaßmündung 56 angeordnet. Der Kanal 52 ist so angeordnet, daß er mit dem Inneren eines mit dem Strangpreßkopf 34 extrudierten Schlauches 50 in ständiger Verbindung steht.

Zwei Zulieferungssysteme 58 und 60 sind gegenüber der Umgebung abgeschlossen. Das Zulieferungssystem 58 beginnt mit einer Quelle 62 von inertem Gas. vorzugsweise S jckstoff in flüssigem Zustand.

Die Quelle 62 ist mil jeder der Blasnadeln 28 über eine Druckmittelleitung 64 verbunden, die in Reihe einen Stickstoffverdampfer 66, ein Solcnoid-gesteuertes Absperrventil 68, das über einen manuell steuerbaren Schalter 70 selektiv in die Offenstellung überführbar ist, eine rotierende Einheit 72, welche eine Verbindung zwischen den stationären und den drehbaren Teilen der Druckmittelleitung 64 liefert, und ein Abschaltventil 74 umfaßt, das durch eine Nockcnsteucreinrichtung 75 in einer solchen Weise btiätigt wird, daß der Gassirom durch jede Blasnadel 28 in Synchronisation mit der Arbeitsweise der Blasform 10 erfolgt, der die Blasnadel 28 zugeordnet ist.

Das Zulieferungssystem 60 beginnt mit einer Quelle 78 für eine handelsübliche Gasmischung aus 10 VoIumen-% Fluor und 90% Stickstoff unter einem Druck von etwa 168 bar.

An den Kanal 52 ist eine Leitung 80 angeschlossen, die eine Reihe von Abschnitten 80a bis 80Λ umfaßt. Einige von diesen sind parallel angeordnet, um alternative Strömungswege zur Verfügung zu stellen, wie dies von der nachfolgenden Beschreibung deutlich wird. Die Leitung 80 weist ein Abschaltventil 76 auf.

Der Abschnitt 80a stellt über üruckredu/icrvcntilc 82 und 84 eine Verbindung /.wischen der Quelle 78 und einer Mischeinrichtung 86 her. Der Abschnitt 80i> liefert eine Verbindung zwisclr.n der Quelle 62 und der Mischeinrichtung 86. Die Abschnitte 80c, 80t·, 80/"dnd 80# die in Reihe geschaltet sind, liefern eine Verbindung zwischen der Mischeinrichtung 86 und dem Kanal 52.

Stromab der Mischeinrichtung 86 umfaßt der Abschnitt 80c eine Quelle 88 einer verdünnten Mischung aus Fluor und einem inerten Gas. Die Quelle 88 wird direkt durch die Mischeinrichtung 86 gespeist und dient als Pufferkammer. Der Abschnitt 8Oe umfaßt ein Prüfventil 90 und ein Abschaltventil 92. Der Abschnitt 8Of umfaßt ein Meßventil 94. Der Abschnitt 80# >^{st mit der} ίο Einlaßöffnung 54 des Kanals 52 verbünden und ist zweckmäßigerweise aus flexiblem Material hergestellt, um der hin- und hergehenden Bewegung des Kerns 38 Rechnung zu tragen.

Wenn das Gas dem beschriebenen Weg folgt, müssen Ventile 76a, 766 und 76c offen sein, während Ventile 76c/ und 76Λ geschlossen sein müssen.

Die Mischeinrichtung 86 ist einstellbar, um jede gewünschte Konzentration des Fluors in einem Volumenanteil von unter 10% herzustellen. Eine Analysiereinrichtung 96 in Verbindung mit dem Abschnitt 8Oe dient dem Überwachen der Fluorkonzentriu-on.

Wenn die volle Konzentration von lOij Fluor erforderlich sind, werden die Ventile 76a, 76b und 76c geschlossen und das Ventil 76c/ geöffnet. Der Abschnitt 80c/ verbindet die Abschnitte 80a und 8Oe und wirkt somit a;., Umgehungsleitung zur Mischeinrichtung 86 und der Quelle 88 für verdünntes Gas.

Wenn ein inertes Gas in den Kanal 52 eingeführt

werden soll, wie es aus Sicherheitsgründen und Verein-

jo fachungsgründen bei Aufnahme des Betriebs bis zum Erreichen eines stabilen Betriebszustands zweckmäßig sein kann, werden die Ventile 76a bis 76c/ geschlossen und das Ventil 76Λ wird geöffnet. Dadurch verbindet der Abschnitt 80ή den Stickstoffverdampfer 66 und den Abschnitt SOf.

Entsprechend dem Abschnitt 8Oe umfaßt der Abschnitt 80Λ ein Prüfventil 98 und ein durch Solenoid betätigbares Abschaltventil 100.

Die Abschaltventil 92 und 100 werden selektiv in die Offensicilung mit Hilfe einer Auswahleinrichtung 102 gesteuert. Diese ist so angeordnet, daß eine gleichzeitige Strömung in den Abschnitten 8Oe und 80Λ nicht stattfinden kann. Auch umfaßt die Auswahleinrichtung 102 eine Ausschaltsicllung, welche jede Strömur.g zu dem Kanal 52 verhindert, falls dies erwünscht ist, selbst wenn die Blasformen 10 rotieren. Die Auswahleinrichtung 102 wird automatisch durch ein Relais 104 betätigt, das außerdem die Arbeitsweise der Blasformen 10 und der Strangpreßeinrichtung während des kontinuierlichen Betriebs steuert. Wenn das Relais 104 abgefallen ist, ist eine Störung durch den Kanal 52 ausgeschlossen.

In kontinuierlich stabilem automatischem Betrieb und bei normalen Betriebsbedingungen sind das Relais 104 und die Auswahleinrichtung 102 eingeschaltet, gleiches y, gilt für den Schalte· 70.

Aus dem .Strangpreßkopf 34 tritt kontinuierlich der Schlauch 50 aus. Die Temperatur der Schmelze wird hoch genug gehalten, um den Schlauch 50 leicht zu expandieren, jedocl. nicht so hoch, daß die Wand des ho Schlauches 50 dabei defekt wird.

Das Gasgemisch aus Fluor und einem inerten Gas wird kontinuierlich und mit konstanter Geschwindigkeit unter einem entsprechenden Druck in das Innere des Schlauches 50 eingeführt.

ti 5 Dazu wird eine Ii/Voigc Konzentration (volumenimäßig) von Fluor und inertem Gas unter Druck aus der Quelle 78 zu dem Druckreduzierventil 82 geleitet, wo der Druck auf einen Wert von beispielsweise 14 bar

reduziert wird. Von dort gelangt das Gasgemisch zu dem Druckreduzierventil 84, wo der Druck erneut z. B. auf einen Wert von 3,5 bar vermindert wird. Danach gelangt das Gasgemisch in die Mischeinrichtung 86. Dort wird das Gasgemisch durch Zuführung von incrtem Gas aus der Quelle 62 oder genauer von dem .Stickstoffverdampfer 66 auf die gewünschte Konzentration im Bereich zwischen 2 und etwa 8 Volumenprozent Ηιι- or verdünnt.

Die Mischeinrichtung 86 liefert das verdünnte Gasgcmisch zu der Quelle 88, aus der es entnommen wird und in den Schlauch 50 über das Prüfventil 90. das Abschaltventil 92 und das Meßventil 94 eingeleitet wird. Die Auswahleinrichtung 102 ist in diesem Zustand in einer Stellung gezeigt, in der das Abschaltventil 92 in der Offenstellung und das Abschaltventil 100 in der geschlossenen Stellung gehalten wird. Die Strömungsgeschwindigkeit im Kanal 52 kann durch das Meßventil 94

4 l

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der aufeinanderfolgenden Blasformen 10 über einen .'< > Abschnitt des Schlauches 50 geschlossen wird, wird die Blasnadel 28 in die vordere Stellung bewegt und durchsticht die Wand des Schlauches 50. Mit der Bewegung der Blasnadel 28 in die vordere Stellung wird das zugehörige Abschaltventil 74 in die Offenstellung gebracht. r> Dies geschieht über die Nockensteucrcinrichtung 75. Damit kann Blasgas unter Druck in das Innere des Schlauches 50 über die Blasnadel 28 eingeführt werden. Damit wird der Schlauch 50 an die Innenfläche 20 der Blasform 10 zu eir^m der nicht dargestellten Hohlkör- jii per expandiert. Falls gewünscht, kann das Abschaltventil 74 so zeitgesteuert sein, daß es für eine vorbestiinmte Zeit noch nach dem vollen Expandieren des Schlauches 50 offen hält, so daß ein positiver Druck in dem Hohlkörper lang genug aufrechterhalten wird, um jede « Schrumpfung des Hohlkörpers beim Beginn der Abkühlung innerhalb der Blasform 10 711 vermeiden. Das überschüssige Gas wird dann durch Zurückziehen der Blasnadel 28 freigesetzt und zu einer entfernt liegenden Stelle geleitet. -to

Das Druckmedium aus Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, wird als flüssiger Stickstoff von der Quelle 62 dem Stickstoffverdampfer 66 zugeführt, wo das Flüssiggas in die Gasform überführt wird, und gelangt von dort zu der Einheit 72 über das Absperrventil 68, das durch den Schalter 70 in Offenstellung gebracht wird. Das Incrigas wird von der Einheit 72 zu den verschiedenen Blasnadeln 28 über Abschaltveni ile 74 verteilt.

Unabhängig von der Fluorkonzentration des Gasgemisches werden bei Beginn der Arbeitsweise die Ventile v> 76a bis 76d geschlossen und das Ventil 76Λ geöffnet. Die Auswahleinrichtung 102 ist so eingestellt, daß das Abschaltventil 100 offen ist und das Abschaltventil 92 geschlossen wird. Der Schlauch 50 und die blasgeformtcn Hohlkörper werden hierbei nur dem Einfluß von Stick- v3 stoff unterworfen, bis ein« stabile Betriebsweise erreicht ist und akzeptable Hohlkörper erzeugt werden. Dann werden die Ventile 76a bis 76c geöffnet und das Ventil 76Λ geschlossen. Die Auswahleinrichtung 102 wird so eingestellt, daß das Abschaltventil 100 geschlossen und μ das Abschaltventil 92 geiöffnet wird, um die Fluorbchandlung einsetzen zu lai.sen. Die wenigen unbehandelten Hohlkörper werden als Abfall zerkleinert und gegebenenfalls als Rohmaterial wiederverwcndel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Blasformen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem ein Schlauch aus dem Kunststoff extrudiert und beim Extrudieren ein das Eindringen von Luftsauerstoff unterbindendes Gas in den Schlauch eingeleitet wird, bei dem der Schlauch an seinem freien Ende geschlossen und in einer Blasform mittels eines Druckmediums zu dem Hohlkörper blasgefonnt wird und bei dem zum Verringern der Permeabilität die Innenoberfläche der Hohlkörperwand mit einem Gasgemisch aus 0,1 — 10 Vol.-% Fluor und einem inerten Gas behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandeln mit dem Gasgemisch beim Extrudieren unter teilweisem Expandieren des Schlauches erfolgt und daß als das Druckmedium für das Blasformen ein Inertgas verwendet wird.

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