DE1479234A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von biaxial gereckten Hohlkoerpern mit Boden aus Kunststoff - Google Patents

Description

FARBWERKE HOECHST AG. vormals Meister Lucius <5> Brüning Aktenzeichen: P H 79 234.8 - Fw 4928 = Gm 701 Datum:

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von biaxial gereckten Hohlkörpern mit Boden aus Kunststoff

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung, die es ermöglichen, aus thermoplastischen Kunststoffen Hohlkörper mit Boden herzustellen, die sich insbesondere zur Verwendung als Schrotpatronenhülsen eignen, und eine hohe Zugfestigkeit in der Achsrichtung und quer zu dieser Richtung aufweisen, die außerdem maßstabil sind und bei Beanspruchungen dem Auftreten von Rissen einen hohen Widerstand entgegensetzen.

Es ist bekannt, Patronenhülsen nach dem Spritzgußverfahren herzustellen. Dabei wird das Material jedoch im geschmolzenen Zustand verarbeitet und dabei erfolgt, abgesehen von einer geringen Strömungsorientierung, keine nennenswerte Orientierung und Verfestigung des Kunststoffes. Derartige Patronenhülsen ertragen keine höhere Beanspruchung; sie sind allenfalls für Platzpatronen geeignet.

Es sind auch bereits Verfahren und Vorrichtungen für die Herstellung verfestigter rohrförmiger Körper bekannt. So werden z.B. nach der in der DAS 1 125 1^ beschriebenen Verfahrensweise Rohre aus Polyolefinen bei höheren, jedoch unterhalb des Kristallitschmelzpunktes liegenden Temperaturen mittels eines Dornes aufgeweitet.

In der DAS 1.192.393 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines maßstabilen Rohrstückes jedoch ohne angeformten Boden aus einem dickwandigen Rohrrohling beschrieben. Der Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß danach lediglich verfestigte rohrförmige Körper hergestellt werden können, die nachträglich durch Anbringen eines Metallbodens oder Anschweißen eines Kunststoffbodens mit einem Boden versehen werden müssen. Dieser Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung beseitigt.

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Unterlagen (Art 7 £ I Abs. 2 Nr. I satz 3 des Anderungssea. y. 4,9. ]967)

Gegenstand der Erfindung sind demzufolge ein Verfahren und eine Vorrichtung, die es ermöglichen, verfestigte Hohlkörper aus thermoplastischen Kunststoffen mit den oben angegebenen Eigenschaften herzustellen, wobei die Hohlkörper in einem Arbeitsgang sowohl verfestigt als auch mit einem Boden versehen werden.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird zunächst aus einem thermoplastischen Kunststoff in üblicher Weise durch Strangpressen ein dickwandiges Rohr hergestellt, das sodann in Rohlinge von der gewünschten Länge zerschnitten wird. Diese Rohrrohlinge werden in bekannter Weise auf eine Temperatur am oder unterhalb, vorzugsweise bis etwa 60 C unterhalb des Kristallit- bzw. Schmelzpunktes des Rohrmaterials erhitzt. Hierauf wird jeder Rohling durch axiales Drücken auf sein eines Ende durch einen Kanal von ringförmigem Querschnitt ±n eine Preßform, bestehend aus Dorn und Hülse, gepreßt, wobei an einem Teil des Rohlings eine Vergrößerung seines Innen- und Außendurchmessers und eine Verringerung seiner Querschnittsfläche entsteht und durch entsprechende Formgebung am gedrückten Ende der Boden geformt wird.

Es lassen sich alle thermoplastischen Kunststoffe erfindungsgemäß verarbeiten, doch ist es vorteilhaft, Polyolefine wie z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten sowie Polymergemische oder Mischpolymerisate, insbesondere aber Polyäthylen hoher Dichte, zu verwenden.

Die gemäß der Erfindung hergestellten Hohlkörper aus thermoplastischen Kunststoffen mit Boden eignen sich insbesondere zur Verwendung von Schrotpatronenhülsen, sie lassen sich jedoch auch für andere Zwecke verwenden, z.B. für Dosen^ Tuben, Behälter hoher Festigkeit und Maßstabilität.

Werden Rohrrohlinge aus Polyäthylen hoher Dichte (0,93 O»98 g/cm ) verwendet, so ist es vorteilhaft, sie auf Temperaturen zwischen dem Kristallitschmelzpunkt und 60 C darunter, vorzugsweise auf eine Temperatur dicht unterhalb des Kristallitschmelz-

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punktee, zu erhitzen; z.B. auf 120 - 126°C bei einem Material, dessen Kristallitschmelzpunkt 127 C beträgt. Entsprechend werden Rohrrohlinge aus isotaktlschem Polypropylen, Kristallitschmelzpunkt 163°C, auf 100 bis 162°C, vorzugsweise auf 150 bis 16O°C, erhitzt. Ss ist vorteilhaft, die Preßform ebenfalls auf die genannten Temperaturen zu erhitzen. Auf diese Weise lassen sich hohe Orientierungen und damit Verfestigungen in der Längs- und Querrichtung der Rohrwand, eine beträchtliche Pestigkeitssteigerung im Boden sowie eine gute Maßstabilität des fertigen Hohlkörpers erzielen. Die Größe der Orientierung wächst mit der Verminderung der Wanddicke und der Temperatur sowie mit steigender Verformungsgeschwindigkeit, in Umfangerichtung mit dem Grad der Aufweitung.

Erfindungsgemäß lassen sich Hohlkörper aus thermoplastischen Kunststoffen herstellen, die in Umfangerichtung und in Längsrichtung ein Mehrfaches der Festigkeit des Ausgangsmaterials haben. Eine radiale Orientierung ist erforderlich, damit die fertigen Hohlkörper bei Beanspruchung nicht zum Aufreißen neigen.

Um einen guten Wärmeaustausch zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die Rohlinge in einer Flüssigkeit, z.B. Glykol, zu erhitzen. Nach dem Verformen und/oder Auswerfen aus der Preßform werden die fertigen verfestigten und mit Boden versehenen Hohlkörper gekühlt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen ringförmigen Zuführungekanal auf, der in eine Preß^o/n übergeht. Innen- und Außendurchmesser der Preßform sind größer als die entsprechenden Durchmesser des Kanals, dessen Querschnitt vorzugsweise allmählich in den Querschnitt der Preßform tbergeht. Die Ubergangszone zwischen Kanal und Preßform bildet den Boden des Hohlkörpers. Im Kanal ist ein axial verschiebbar angetriebener Ringkolben ( Kolben ) angeordnet, Kanal und Preßform werden in üblicher Weise beheizt, z.B. durch elektrische Heizbänder oder eine Heizflüssigkeit.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Die Zeichnungen zeigen beispielhaft einige bevorzugte Ausbildungsformen, die zum Teil schematisch dargestellt sind. Die üblichen Hilfseinrichtungen, z.B. der Antrieb für den Kolben, die Zuführung der Rohlinge und Entnahme der fertigen Hohlkörper sowie die Energieleitungen und die verschiedenen Steuereinrichtungen zur automatischen Arbeitsweise der Vorrichtung, wurden fortgelassen.

Nach Fig. 1 wird ein Rohling (i) aus beispielsweise Niederdruckpolyäthylen, der z.B. zu einer Schrotpatrone verarbeitet werden soll, auf den Dorn (2) der Vorrichtung geschoben, nachdem er vorteilhafterweise bereite vorher auf die Verformungstemperatur, z.B. 125°C, erhitzt wurde. Die Erhitzung des Rohlings erfolgt in bekannter Weise, z.B. in einem Flüssigkeitsbad. Der Dorn (2) ist teilweise flaschenhalsähnlich erweitert und bildet das Innenteil der Preßform, die vorteilhafterweise ebenfalls erhitzt ist, zweckmäßigerweise bis etwa auf die Verformungstemperatur des Rohlings. Die Form des Dorneβ entspricht dem Hohlraum der Schrotpatrone bzw. des fertigen Hohlkörpers. Die Hülse (3) bildet einerseits den Kanal für den Rohling (1) und den Ringkolben (h), andererseits das Außenteil der Preßform, deren Form dem Äußeren der Patronenhülse bzw. des fertigen Hohlkörpers entspricht. Für die Herstellung von Schrotpatronen mit 20 mm Außendurchmesser und etwa 0,5 mm Mindestwanddicke ist es zweckmäßig, *inen rohrförmigen Rohling mit einem Außendurchmeβser von etwa 16 bis 18 mm und einem Innendurchmesser von etwa 6 bis 8 mm zu verwenden. Die Rohlinge werden der Vorrichtung in üblicher Weise zugeführt. Der Ringkolben (k) wird ebenfalls in bekannter Weise angetrieben, z.B. mechanisch oder pneumatisch. Beim Bewegen des Ringkolbens (k) bis zum Beginn der Preßform (3a) wird der Rohling in die Preßform hineingedruckt. Dadurch entsteht in einem Arbeitsgang sowohl der zylindrische Mantel (5) der Patronenhülse bzw. des Hohlkörpers als auch der Boden (6). Der Rohling (1) ist so bemessen, daß er etwa den Hohlraum der Preßform ausfüllt. Die Luft und überschüssiges

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Material kann durch die Schlitze (7) entweichen. Vorteilhafterweise wird die Wanddicke der Patronenhülse zum offenen Ende hin allmählich vermindert; dadurch wird das Auswerfen erleichtert. Die durch den verjüngten Teil des Kolbens gebildete Öffnung im Boden dient zur Aufnahme des Zündhütchens.

Sofern der Druchmesser des Bodens (6) nicht größer ist als der Durchmesser des Patronenmantels (5)· erfolgt das Entnehmen der fertigen Patronenhülse aus der Preßform in bekannter Weise dadurch, daß der Dorn (2) und/oder die Hülse (3) axial auseinander gefahren werden und die Patronenhülse mittels Auswerfer (2a, ka.) vom Dorn abgestreift bzw. aus der Hülse ausgestoßen wird, An Patronenhülsen mit derartig glattem Übergang zwischen Mantel (5) und Boden (6) muß nachträglich in bekannter Weise ein Metallring (8) als Bund für den Auswerfer des Gewehrs angebracht werden (Fig. 2). Soll dagegen der Bund ebenfalls aus dem verarbeiteten Kunststoff gebildet werden (vgl. Fig. 1a), so ist eine entsprechende Aussparung in der Hülse (3) anzubringen. Dies bedingt jedoch, daß die Hülse (3) entweder in Längsrichtung in bekannter Weise geteilt und/oder die Hülse (3) in Querrichtung am Bund (3b) getrennt ist, damit die fertige Patronenhülse ausgeworfen werden kann. Es ist vorteilhaft, den Kunststoffbund der Patronenhülse in bekannter Weise mit einem Metallring (8) zu verstärken.

Patronenhülsen aus Hartpolyäthylen mit einer Ausgangsfestigkeit von etwa 240 kg/cm , die nach dem erfindungegemäßen Verfahren hergestellt werden, haben eine Festigkeit von etwa 400 - 500 kg/cm in Umfangsrichtung und 1200 - 1800 kg/cm in Längsrichtung. Sie reißen nicht beim mehrmaligen Schießen und lassen sich am offenen Ende vielmals umbördeln.

Die in Fig. 1 und 2 beschriebene bevorzugte Ausführungsform beruht auf der Überlegung, daß für eine günstige Orientierung des fertigen Hohlkörpers alle Teile des Rohlings gereckt werden müssen, und zwar sowohl in radialer als auch axialer Richtung. Dieser Sachverhalt ist gegeben, wenn von einem rohrförmigen Rohling ausgegangen wird.

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Selbstverständlich kann der Hohlkörper mit und ohne Bund am Boden ausgeführt werden.

Wird der Ring^lolben (k) nicht bis zum Beginn der Preßform (3a, Fig. 1) eingepreßt, so bildet sich ein Halsteil, das gegebenenfalls mit einem Gewinde versehen werden kann.

Es ist auch ohne weiteres möglich, die Hohlkörper so herzustellen, daß am offenen Ende ein VerstÄrkungswulst ist, z.B. für die Aufnahme eines Deckels bei Büchsen oder Tablettendosen.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, in der Preßform teilweise den Durchmesser des Domes zu vermindern bzw. den der Hülse zu vergrößern oder die Länge des Domes und/oder der Hülse zu verkürzen.

Ferner kann es vorteilhaft sein, in bekannter Weise den Dorn (2) und/oder die Hülse (3) ganz oder teilweise mit Längsrillen zu versehen, so daß im Hohlkörper außen oder innen ebenfalls Längsrillen entstehen.

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Claims (2)

Patentanspruch ·:

1. !verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten, maß-—stabilen Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff, wobei ein dickwandiger frohrförmiger Rohling auf eine Tempera-

tür am oder unterhalb, vorzugsweise bis etwa 60 C unterhalb, des Kristallitschmelz- bzw. Schmelzpunktes des Kunststoffes erhitzt und hierauf durch axiales Drücken auf sein eines Ende durch einen Kanal von ringförmigem oder zylindrischem Querschnitt in eine aus Dorn und Hülse bestehende Preßform gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Teil des Rohlinge eine Vergrößerung eines Innen- und Außendurchmessers unter Verringerung seiner Querschnittsfläche gebildet und am gedrückten Ende βim Boden geformt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an einen Zuführungekanal von ringförmigem oder zylindrischem Querschnitt eine Preßform ( zwischen 2 und 3 ) angeordnet ist, Innen- und Außendurchmesser der Preßform größer als die entsprechenden Durchmesser des Zuführungskanals sind, im Kanal ein axial verschiebbar angetriebener Ringkolben oder Kolben (k) vorgesehen ist, Innen- und Außenteil (2 und 3) der Preßform axial verschiebbar angeordnet und Auswerfer (2a, 4a) vorgesehen sind.

3* Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an einen ZufUhrungskanal von ringförmigem oder zylindrischem Querschnitt eine Preßform ( zwischen 2 und 3 ) angeordnet ist, Innen- und Außendurchmesser der Preßform größer als die entsprechenden Durchmesser des Zuführung skanalβ sind, im Kanal ein axial verschiebbar angetriebener Ringkolben (Kolben) (k) vorgesehen ist, das Innenteil und/oder Außenteil (2, 3) der Preßform axial verschiebbar angeordnet und das Außenteil (3) der Preßform in Längsrichtung geteilt und/oder

(Art. 7 fiI Aba. 2 Nr. l Satz 3 des Änderungsges. v. 4,9.1967]

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in Querrichtung an der Aussparung für den Bund (3b) quer getrennt ausgeführt ist und Auswerfer (2a, 4a) vorgesehen sind.

k. Biaxial orientierter, naßstabiler Hohlkörper aus thermoplaetiβehe« Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß Rohr- und Bodenteil einstückig aus den gleichen thermoplastischen Kunststoff material besteht.

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