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Dokumentenidentifikation DE3243909C2 23.08.1990
Titel Verfahren zur Herstellung eines Behälters aus thermoplastischem Kunststoff
Anmelder PLM AB, Malmö, SE
Erfinder Nilson, Torsten, Löddeköpinge, SE;
Jakobsen, Kjell Mosvoll, Skanör, SE
Vertreter Delfs, K., Dipl.-Ing., 2000 Hamburg; Moll, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., 8000 München; Mengdehl, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Niebuhr, H., Dipl.-Phys. Dr.phil.habil., Pat.-Anwälte, 2000 Hamburg
DE-Anmeldedatum 26.11.1982
DE-Aktenzeichen 3243909
Offenlegungstag 01.06.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.1990
IPC-Hauptklasse B29C 49/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat, ausgehend von einem rohrförmigen Rohling aus hauptsächlich amorphem Werkstoff, bei dem der Rohling mittels eines Dornes zu einem Vorformling axial gereckt wird, bei dem der Vorformling zur Auslösung der im Werkstoff entstandenen inneren Spannungen erwärmt wird, und bei dem anschließend der Vorformling zu dem Behälter, der einen Behälterkörper, einen Mündungsteil und gegebenenfalls einen Halsabschnitt aus orientiertem Werkstoff hat, geformt wird.

Im Verpackungssektor besteht ein Bedarf an Behältern aus Thermokunststoff mit der Fähigkeit, einem inneren Druck von mindestens 7 kp/cm² zu widerstehen, zur Aufbewahrung von mit Kohlenstoff versetzten Getränken wie Bier oder Limonade. Bisher war es nicht möglich, zu angemessenen Kosten einen Behälter herzustellen der unter ungünstigen Bedingungen, z.B. bei hoher Temperatur, dem inneren Druck widerstehen kann, ohne gleichzeitig in unerwünschtem Ausmaß verformt zu werden.

Gemäß bekannter Technik der eingangs genannten Art (GB-PS 15 36 194) ist es möglich, Flaschen mit einem Mündungsteil aus monoaxial orientiertem Werkstoff mit normalerweise zylindrischem Behälterkörper aus biaxial orientiertem Werkstoff und mit einem mittigen Bodenteil aus amorphem bzw. thermisch kristallisiertem Werkstoff herzustellen. Solche Behälter haben einen Behälterkörper, bei dem die biaxiale Reckung dcs Werkstoffes durch ein Verfahren erhalten wird, bei dem das Ausmaß der Reckung des Werkstoffes in der axialen Richtung des Behälterkörpers bzw. der Umkreisrichtung des Behälterkörpers in der Hauptsache von der eigenen Willigkeit des Werkstoffes abhängt, sich bei Beaufschlagung mit einem inneren Druck in Zusammenhang mit dem Blasformen des Behälters zu verlängern. In der Regel ergibt sich eine unzulängliche Reckung des Werkstoffes in Axialrichtung des Behälters, obwohl bei gewissen Anwendungen versucht worden ist, diese Reckung durch eine mechanische Vorrichtung in Form eines Dornes zu verbessern, der den Rohling in dessen Axialrichtung in der Einleitungsphase der Formblasung des Rohlings zum Behälter verlängert. Beispiele für diese Technik enthält auch die GB-PS 20 52 367.

Es ist bekannt, daß Polyäthylenterephthalat, im weiteren PET genannt, das monoaxial und insbesondere biaxial um ca. das 3fache in jeder Axialrichtung gereckt wird, sehr gute Werkstoffeigenschaften erhält, siehe beispielsweise US-PS 41 52 667. Eine sehr sichere und wirkungsvolle technische Weise zur Erzielung einer derartigen Reckung besteht darin, den Werkstoff bis zum Eintreten des Fließzustandes zu recken. Beispiele für eine Technik, bei der ein solches Recken vorkommt, findet man in GB-PS 15 36 194 und GB-PS 20 52 367.

PET, das bis zum Eintreten des Fließzustandes gereckt worden ist, besitzt, wie oben angeführt, eine sehr hohe Reckbarkeit kombiniert mit geringer Dehnung. Beim Umformen von Rohlingen, die solchen Werkstoff enthalten, ist es deshalb nicht möglich, den Werkstoff in der früheren Reckungsrichtung zu recken, um die angestrebte Form beim Behälter zu erzielen.

Weiterhin gilt, daß beim Erwärmen von gerecktem und dadurch orientiertem PET der Werkstoff in der Reckungsrichtung schrumpft. Dieses Schrumpfen trifft ein sowohl, wenn die Reckung soweit vorgetrieben ist, daß der Fließzustand im Werkstoff eingetreten ist, als auch bei geringeren Reckungsverhältnissen und unabhängig davon, ob das Recken monoaxial oder mehraxial, z.B. biaxial, erfolgt. Diese Eigenschaften betonen die Probleme beim Umformen eines Rohlings in einen Behälter.

Oben beschriebene physische Eigenschaften gelten nicht ausschließlich für PET, sondern in größerem oder kleinerem Ausmaß auch für viele anderc Thermokunststoffe. Beispiele für solche Werkstoffe sind Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyhexamethylen-Sebacamid, Polyäthylen-2,6- und 1,5-Naphthalat, Polytetramethylen-1,2-Dioxybensoat und Copolymere von Äthylentherephthalat, Äthylenisophthalat und anderen, ähnlichen Polymeren.

Der wesentliche Nachteil vorbekannter Verfahren besteht darin, daß das Recken unkontrolliert erfolgt, da ein freies Recken stattfindet und gleichzeitig größerere Bereiche des Behälters bzw. Vorformlings gereckt werden, wie dies z.B. in der GB-PS 15 36 194 gezeigt ist. Bei einem solchen unkontrollierten Verformen kann man keine sehr große Formstabilität erwarten. Dies gilt umso mehr, da bei dem unkontrollierten Reckvorgang nicht alle Teile bis zur Streckgrenze gereckt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, bei dem sehr formgenaue und auch bei erhöhter Temperatur sehr formstabile Behälter erhalten werden.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Recken des Rohlings zu dem Vorformling mittels eines mit dem Dorn zusammenwirkenden Ziehringes derart erfolgt, daß die Übergangszone in dem Ziehring zwischen dem ungereckten amorphen Werkstoff und dem bis zum Fließen gereckten Werkstoff bei gleichzeitiger Verlängerung des Rohlings axial verschoben wird, und daß jeder der auf das Erwärmen des Vorformlings zu dem Spannungsauslösen folgende Formungsvorgänge zum Formen des Behälters bei einer Temperatur erfolgt, die unter der Temperatur beim unmittelbar vorhergehenden Formungsvorgang liegt.

Gemäß der Erfindung geht man von einem am einen Ende verschlossenen, rohrförmigen Rohling aus in der Hauptsache amorphem Werkstoff aus, der in seinem zylindrischen Teil völlig oder teilweise soweit gereckt wird, daß ein Fließen des Werkstoffes eintritt. Dieses Recken erfolgt mit Hilfe eines mechanischen Formungsorganes, das eine Übergangszone zwischen bis zum Fließen gerecktem Werkstoff und amorphem (noch ungerecktem) Werkstoff bei gleichzeitiger Verlängerung des Rohlinges in der Vorschubrichtung der Übergangszone verschiebt. Dabei wird vorzugsweise der gesamte Werkstoff im zylindrischen Teil des Rohlings gereckt. Durch das Recken bis zum Fließen erhält der Werkstoff eine Orientierung hauptsächlich in Axialrichtung des Rohlings, während der Bodenverschluß des Rohlings vorwiegend aus amorphem Werkstoff besteht.

Der nun gebildete Vorformling besteht aus Werkstoff, der für weiteres Recken in Axialrichtung des Vorformlings ungeeignet ist. Dagegen erlaubt der Werkstoff ein Recken in Umkreisrichtung des Vorformlings.

Die nächste Phase im Formungsvorgang des Behälters besteht in der Formung des Mündungsteils des späteren Behälters und, in gewissen Anwendungen, auch dessen Bodenteils. Insbesondere bei der Herstellung einer Flasche wird der Mündungsteil mit Gewinde, Pilferproof-Ring und ggf. Griffring ausgeformt. Bei der Herstellung eines dosenähnlichen Behälters wird in der Regel auch der Bodenteil des Behälters ausgeformt.

In einer anschließenden Herstellungsphase wird danach der eigentliche Behälterkörper durch ein Blasverfahren geformt.

Beim Formen von Mündungsteil, Bodenteil und Behälterkörper hat der Werkstoff eine Temperatur, die innerhalb des thermoelastischen Bereiches liegt, d.h. bei einer Temperatur, die oberhalb des Bereiches der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes liegt.

Bei Erwärmen des Werkstoffes bis zur Formungstemperatur schrumpft jedoch der Werkstoff in Reckrichtung, was bedeutet, daß die Axiallänge des Vorformlings abnimmt. Hierbei hat sich jedoch überraschenderweise herausgestellt, daß Werkstoff, der bis zu einer bestimmten Temperatur erwärmt und anschließend abgekühlt und erneut bis auf die gleiche Temperatur erwärmt worden ist, kein weiteres Schrumpfen erfährt. Sollte dagegen das Erwärmen bis auf eine höhere Temperatur als bisher erfolgen, schrumpft der Werkstoff weiter.

Wie oben beschrieben findet die Erfindung Anwendung in der bekannten Formungstechnik, gemäß der ein Behälter in einer Reihe von aufeinanderfolgenden Formungsvorgängen hergestellt wird, wobei der Werkstoff bei jedem Vorgang auf die Formungstemperatur erwärmt wird. Jeder Vorgang findet in der Regel in einer gesonderten Ausrüstung statt. Bei der Herstellung des Behälters geht man auf einem spritzgegossenen oder extrudierten Rohling aus, der in einem ersten Formungsvorgang umgeformt wird, um den Mündungsteil des Behälters zu bilden. Bei gewissen Anwendungen der Erfindung, insbesondere bei der Herstellung dosenähnlicher Behälter, wird der Bodenteil des späteren Behälters in einem gesonderten Formungsvorgang vorgeformt oder evtl. endgültig geformt.

In dem Formungsvorgang, bei dem der Behälter endgültig geformt wird, stellt gemäß der bekannten Technik der endgültig geformte Mündungsteil einen starren Teil des Rohlings dar, durch den der Rohling in der Blasform fixiert wird. Durch eine Druckbeaufschlagung des Innern des Rohlings und bei Blasformtemperatur des Rohlingwerkstoffes wird der Rohling in den Behälter umgeformt.

Wie oben angegeben bezieht sich die Erfindung auf eine Art zur Herstellung eines Behälters, dessen Mündungsteil, Behälterkörper und/oder in vorkommenden Fällen Halsabschnitte aus Werkstoff bestehen, der in Axialrichtung des Behälters eine Orientierung entsprechend der aufweist, die in einem Werkstoff auftritt, der bis zum Eintreten des Fließzustandes gereckt worden ist. Bei gewissen Anwendungen bestehen nur gewisse Teile z.B. des Behälterkörpers aus solchem Werkstoff. Um die Reckung des Werkstoffes bis zum Eintreten des Fließzustandes zu steuern, erfolgt das Recken, wie bereits angegeben, durch ein mechanisches Formungsorgan, das bereits beim Rohling die Werkstoffabschnitte bis zum Fließen reckt. Wie ebenfalls bereits genannt, besitzen solche Werkstoffabschnitte physikalische Eigenschaften, die gemäß bekannter Technik Probleme bei den weiteren Formungsvorgängen verursachen. Eine solche Eigenschaft ist die Schrumpfwilligkeit des Werkstoffes, eine andere solche Eigenschaft ist die Schwierigkeit, den Werkstoff weiter zu recken.

Die Schwierigkeiten der Schrumpfwilligkeit lassen sich gem. der Erfindung dadurch ausschalten, daß der bis zum Fließen gereckte Werkstoff nach dem Erwärmen bis auf eine Temperatur erwärmt wird, die über der jeweiligen Temperatur liegt, auf die der Werkstoff bei jedem der nachfolgenden Formungsvorgänge erwärmt wird. Auf diese Weise findet bei diesen kein weiteres Schrumpfen des Werkstoffes statt.

Die Probleme aufgrund der Schwierigkeit bei einer weiteren Reckung des Werkstoffes lassen sich gem. der Erfindung dadurch ausschalten, daß bei den Formungsvorgängen die bis zum Fließen gereckten und anschließend geschrumpften Werkstoffabschnitte bei jedem Formungsvorgang die Länge beibehalten, die der Werkstoffabschnitt erhalten hatte, nachdem der Schrumpfvorgang laut vorhergehendem Absatz abgeschlossen war.

Gemäß der Erfindung wird die Eigenschaft des Werkstoffes ausgenutzt, nach einer erneuten Erwärmung auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur, bei der das Schrumpfen stattfand, nicht weiter zu schrumpfen, um sicherzustellen, daß bereits geformte Abschnitte des späteren Behälters während den bis zum fertigen Behälter führenden Formungsvorgängen ihre Formen beibehalten. Durch die Anwendung einer höchsten Temperatur für den ersten Formungsvorgang wird jedes weitere Schrumpfen des Werkstoffes vermieden, und durch die Anwendung einer niedrigeren Temperatur bei jedem nachfolgenden Formungsvorgang wird sichergestellt, daß die bereits geformten Werkstoffabschnitte bei einem anschließenden Formungsvorgang nicht ihre Form verlieren.

Gemäß der Erfindung wird die axiale Länge des gereckten und geschrumpften Werkstoffes des Rohlings der axialen Länge der entsprechenden Werkstoffabschnitte des späteren Behälters angepaßt. Dies geschieht durch eine Kombination von axialer Werkstofflänge beim amorphen Rohling und Wahl der Temperatur, bei der die Schrumpfung der axialen Länge bei dem gereckten Werkstoff bewirkt wird. Für eine gewisse axiale Länge bei dem gereckten, jedoch noch nicht geschrumpften Werkstoff ergibt sich eine im voraus festgelegte axiale Länge bei dem geschrumpften Werkstoff durch die Wahl einer Schrumpfungstemperatur, die die gewünschte axiale Länge beim geschrumpften Werkstoff ergibt. Bei der Endformung des Behälters wird somit die axiale Länge des geschrumpften Werkstoffes beibehalten, während dagegen eine Veränderung der Ausbreitung des Werkstoffes in einer Richtung rechtwinklig hierzu beim Ausblasen oder bei der Endformung des Behälters auftritt.

Im Anschluß an den Durchlauf des Werkstoffes durch das mechanische Organ, um in den Fließzustand zu kommen, hat der Werkstoff eine Temperatur im Bereich der oder etwas oberhalb der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes.

Bei PET hat der Werkstoff im Anschluß an den Durchlauf durch das mechanische Organ zum Erreichen des Fließzustandes eine Temperatur von mindestens 70° C und vorzugsweise eine Temperatur im Bereich 70-105° C.

Die höchste Temperatur, auf die das PET während des Umformens des Rohlings in den Behälter erwärmt wird, d. h. die Schrumpftemperatur, beträgt maximal ca. 160° C, wobei der Werkstoff bei jedem anschließenden Formungsvorgang eine Temperatur hat, die um ca. 5° C unter der Temperatur bei dem unmittelbar vorhergehenden Formungsvorgang liegt.

Eine nähere Beschreibung der Erfindung erfolgt im Anschluß an eine Anzahl von Abbildungen, wobei

Abb. 1 einen rohrförmigen Rohling aus in der Hauptsache amorphem Werkstoff zeigt;

Abb. 2 u. 2a einen rohrförmigen Rohling und einen Ziehring zum Recken des Rohlingwerkstoffes zeigen;

Abb. 3 ein Beispiel für einen Rohling zeigt, dessen rohrförmiger Teil aus Werkstoff besteht, der einem Fließen ausgesetzt war;

Abb. 4 u. 4a einen Rohling gem. Abb. 3 zeigen, dessen Bodenteil umgeformt worden ist;

Abb. 5 einen Rohling gem. Abb. 3 in einer Vorrichtung zum Umformen des Bodenteils zeigt;

Abb. 6 einen Rohling in einer Blasform zeigt;

Abb. 7 einen dosenähnlichen, in einer Blasform gem. Abb. 6 geformten Behälter zeigt;

Abb. 8a-c einen Teil einer Vorrichtung zum Formen von Gewinde, Pilferproof- oder Griffring zeigt;

Abb. 9 eine Flasche mit in einer Vorrichtung gem. Abb. 8a-c geformtem Mündungsteil zeigt.

In Abb. 1 erkennt man einen rohrförmigen Rohling 10 aus in der Hauptsache amorphen Werkstoff mit einem zylindrischen Teil 12 und einem Verschluß 14 am einen Ende.

In Abb. 2 und 2a erkennt man einen Ziehring 3 mit drei Ziehringsegmenten 4, 5, 6, in denen Flüssigkeitskanäle 124, 125, 126 angeordnet sind. Die Ziehringsegmente sind aneinander angeordnet und werden von einem Verbindungsring 7 zusammengehalten. Die Abbildungen zeigen weiterhin einen inneren Dorn 8. Bis zum Fließen gereckter Werkstoff beim Rohling 10&min; wird mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet, und noch nicht bis zum Fließen gereckter Werkstoff trägt das Bezugszeichen 1.

In Abb. 3 erkennt man einen auf die Weise aus dem Rohling 10 gebildeten Vorformling 20, daß der zylindrische Teil 12 des Rohlings 10 bis zum Fließen gereckt worden ist. Der auf diese Weise gebildete Vorformling besitzt einen zylindrischen Teil 22 und einen Bodenteil 24. Der Übergang zwischen dem bis zum Fließen gereckten Werkstoff und dem Verschluß 14 des Rohlings erhielt das Bezugszeichen 25.

In Abb. 4 und 4a erkennt man den Vorformling gem. Abb. 3 mit umgeformtem Bodenteil 24a. Das Gegenstück zum vorher genannten Übergang 25 zwischen dem zylindrischen Teil 22 und dem Verschluß 24 des Rohlings wird hier mit 25a bezeichnet. In dem dargestellten Anwendungsbeispiel hat der Werkstoff beim Umformen des Bodenteils 24 eine Temperatur, die in einem Bereich unterhalb des thermoelastischen Temperaturbereiches (unterhalb des TG-Bereiches) des Werkstoffes liegt. Die durch das Umformen bedingte Vergrößerung der Profillänge des Bodenteils 24 bedeutet, daß der ringförmige Werkstoffbereich 25a, aus bis zum Fließen gerecktem Werkstoff, aus Werkstoff besteht, der im Vorformling 20 aus Werkstoff besteht, der beim Durchlauf durch den Ziehring eine gewisse Reckung, jedoch nicht bis zum Fließen, erfahren hat. Der Werkstoff des ringförmigen Überganges 25a hat einen kleineren Ausgangsradius als der Werkstoff im zylindrischen Teil. Die Abbildungen zeigen weiterhin eine Standfläche 26a und einen Mündungsteil 27a.

Aus Abb. 5 geht das Prinzip einer Vorrichtung zum Umformen eines Vorformlings 20 gem. Abb. 3 in einen Vorformling 20a gem. Abb. 4 hervor. Die Abbildung zeigt einen Führungskörper 40 mit einem zylindrischen Hohlraum 41, dessen Durchmesser dem äußeren Durchmesser des Vorformlings 20 entspricht. Ein auf den inneren Durchmesser des Vorformlings 20 abgestimmter Dorn dient als erstes Formungsorgan 42 und ist in Axialrichtung des Hohlraumes und im Verhältnis zu einem zweiten Formungsorgan 43 beweglich. Das erste Formungsorgan befindet sich im Innern des Vorformlings 20 und das zweite Formungsorgan auf der gegenüberliegenden Seite des Bodenteils 24 des Vorformlings. Das erste Formungsorgan 42 richtet eine konkave Formungsfläche 44 gegen den Bodenteil 24 und das zweite Formungsorgan 43 eine konvexe Formungsfläche 45 gegen den Bodenteil. Im Sinne einer Vereinfachung wurde das Antriebsorgan für die Formungsorgane nicht abgebildet, aber ein solches Antriebsorgan kann nach einer bekannten Technik angeordnet werden. Weiterhin ist die Bewegung der Formungsorgane gegeneinander so gesteuert, daß in der endgültigen Formungsstellung der Abstand zwischen den Formungsflächen der Formungsorgane der Dicke des Bodenteils 24a entspricht.

Die Abbildung zeigt auch die Anschläge 46, die den maximalen Arbeitsweg des ersten Formungsorgans 42 in Richtung zum Führungskörper 40 regeln. Mit den Doppelpfeilen A und B sind die Bewegungsrichtungen des ersten bzw. zweiten Formungsorgans angegeben.

In Abb. 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Endformen eines Vorformlings gem. Abb. 3 oder 4 dargestellt. Obwohl die Abbildung einen durch Erwärmen geschrumpften Vorformling 30b zeigt, ist die Vorrichtung als solche auch zum Umformen eines noch nicht geschrumpften Vorformlings 20 bzw. 20a geeignet.

Die Abbildung zeigt eine Blasform 50 mit zwei Formhälften 51a, b und mit einem höhenverschiebbaren Bodenteil 53 in dem im unteren Teil der Formhälften vorhandenen Hohlraum. Der Bodenteil 53 entspricht dem vorher im Anschluß an Abb. 5 genannten zweiten Formungsorgan 43 und ist, wie dieses, mit einer konvexen Formungsfläche 55 versehen. Ein in der Hauptsache zylindrischer Dorn 56, mit einem in der Hauptsache dem inneren Durchmesser des Vorformlings 30b entsprechenden und einer Einführung in den Vorformling angepaßten Durchmesser, entspricht dem vorher genannten ersten Formungsorgan und ist, wie dieses, mit einer konkaven Formungsfläche 54 versehen. Auch dieser Dorn 56 ist höhenverschiebbar, u.a. für ein Zusammenwirken mit dem beweglichen Bodenteil 53. Die Blasformhälften 51a, b haben in ihren oberen Teilen 61a, b eine auf die Form des Dorns im Abschnitt 57 abgestimmte Form mit größerem Durchmesser, wodurch sich zwischen dem Dorn und den oberen Teilen der Blasformhälften ein Formungsraum ergibt, der der Form des Mündungsabschnittes des späteren Behälters angepaßt ist. Zur Vereinfachung der Abbildungen wurden die Kanäle für ein Druckmedium sowie sämtliche Antriebsorgane für die Bewegungen von Formhälften 51, Bodenteil 53 und Dorn 56 ausgelassen.

Die Abb. 7 zeigt einen in einer Blasform gem. Abb. 6 geformten, dosenähnlichen Behälter 30. Die Konturenlänge des bis zum Fließen gereckten Werkstoffes im Mündungsteil 37 des Behälters, der zylindrische Teil 32 des Behälters und der ringförmige Übergangsbereich 35 stimmen mit der entsprechenden Konturenlänge beim Mündungsteil 27a, zylindrischen Teil 22a und ringförmigen Bereich 25a nach Erwärmen und darauffolgendem Schrumpfen des Vorformlings 20a überein. Mit 34 und 36 sind der mittige Bodenteil bzw. die Standfläche des Behälters bezeichnet.

Die Abb. 8a-c zeigen einen Teil eines Formungsorgans zur Formung z.B. eines Gewindes, Pilferproof-Rings oder Griffrings. Ein Werkstoffbereich aus bis zum Fließen gerecktem Werkstoff trägt das Bezugszeichen 22. In den Abbildungen erkennt man weiterhin einen ersten beweglichen Formwandteil 71 und einen zweiten beweglichen Formwandteil 73. Die Formwandteile werden von Federn 74, 75 getrennt. Zwischen den Formwandteilen bilden sich die Formungsrillen 76, 77, deren Breiten sich bei Verschieben der Formwandteile in Richtung zueinander vermindern.

In Abb. 9 erkennt man einen flaschenähnlichen Behälter 90 mit Mündungsteil 92, Halsabschnitt 95, Gewinde 96, Pilferproof-Ring 97, Behälterkörper 94 und mittigem Bodenteil 93.

Die Umformung des Rohlings 10 in den Behälter 30 bzw. 90 beginnt mit einem Verschieben des Ziehrings 3 aus der in Abb. 2 gezeigten Lage in Axialrichtung des Rohlings, wobei sich zwischen dem bis zum Fließen gereckten Werkstoff 2 und dem amorphen Werkstoff 1 eine Übergangszone 113 bildet. Flüssigkeit strömt durch die Kanäle 124-126 zur Wärmeeinstellung des Werkstoffes durch Erwärmen oder Abkühlen im Anschluß an das Fließen des Werkstoffes. Der Werkstoff wird auf einer Temperatur im Bereich oder oberhalb des Bereiches der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes eingestellt. Bei z.B. PET hat der Werkstoff eine Temperatur von mindestens 70° C und vorzugsweise eine Temperatur im Bereich 70-105° C. Auch wenn in den Abbildungen keine Flüssigkeitskanäle im Dorn 8 dargestellt sind, ist es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung möglich, solche Kanäle anzuordnen, um dadurch in noch höherem Ausmaß die Möglichkeit zu erhalten, die Werkstofftemperatur im Anschluß an den Reckvorgang einzustellen.

Bei einem Anwendungsbeispiel, wenn sämtlicher Werkstoff im rohrförmigen Teil des Rohlings bis zum Fließen gereckt wird, entsteht ein Vorformling, der in der Hauptsache mit dem in Abb. 3 gezeigten übereinstimmt.

Bei einer Anwendung bei der die Formung des Bodenteils 34, 93 in einem gesonderten Formungvorgang stattfindet, wird der Vorformling 3 im Hohlraum 41 des Führungskörpers 40 angeordnet, wonach das erste Formungsorgan 42 und das zweite Formungsorgan 43 zwecks Umformung des Bodenteils 24 in Richtung zueinander verschoben werden. Wenn die vorgenannten Temperaturbedingungen erfüllt sind, d.h. wenn sich der Werkstoff in einer Temperatur unterhalb der TG des Werkstoffes befindet, erfolgt ein ergänzendes Recken des Werkstoffes im Übergang zwischen dem bis zum Fließen gereckten Werkstoff und dem Bodenteil 24. Hierdurch wird der ringförmige Werkstoffbereich 25a hergestellt.

Der Vorformling 20a wird anschließend auf eine Temperatur oberhalb der TG erwärmt, wobei im Werkstoff entstandene innere Spannungen bei gleichzeitigem Schrumpfen des Werkstoffes beseitigt werden. Nach beendeter Wärmebehandlung ergibt sich der Vorformling 30b, der in der Blasform 50 angeordnet wird. In der Regel erfolgt die Wärmebehandlung als gesonderter Vorgang, was bedeutet, daß der Vorformling 30b vor dem eigentlichen Blasvorgang erneut erwärmt werden muß. Die erneute Erwärmung erfolgt immer bis zu einer niedrigeren Temperatur als die Temperatur, bei der die Schrumpfung des Werkstoffes stattgefunden hat.

In Abb. 6 wird weiterhin ein Umformen des Mündungsteils des Rohlings mit Hilfe der oberen Teile 51a, b der Formhälften und des Abschnittes 57 mit größerem Durchmesser des in der Hauptsache zylindrischen Dorns 56 angedeutet. In bestimmten Anwendungsbeispielen erfolgt dieses Umformen des Mündungsabschnittes in einem gesonderten Formungsvorgang, wobei der Werkstoff eine niedrigere Temperatur hat als beim Schrumpfen des Werkstoffes. Danach findet das Ausblasen des Vorformlings 30b zum Behälter bei einer Temperatur unter der statt, bei der der Mündungsteil geformt wurde.

Während des Ausblasens des Vorformlings 30b zum Behälter 30 wird der bewegliche Bodenteil 53 der Blasform in Richtung zur Mündung des Behälters verschoben, wodurch das Ausblasen bei Beibehaltung der Profillänge des bis zum Fließen gereckten Werkstoffes erfolgt.

Die Abb. 8a-c zeigen das Umformen des Mündungsteil zur Ausbildung von z.B. einem Gewinde 96 und einem Pilferproof-Ring 97 aus Werkstoff, der beim Vorformling aus bis zum Fließen gerecktem Werkstoff besteht. Auch hier erfolgt das Umformen unter Beibehaltung der Profillänge des Werkstoffes. In Abb. 8b ist dargestellt, wie das Innere des Vorformlings mit Druck beaufschlagt worden ist, wobei eine gewisse Reckung des Werkstoffes eintritt. Auf diese Weise wird ein festes Aufliegen des Werkstoffes gegen Teile der Formwandteile 71, 72, 73 gewährleistet. Der Formwandteil 72 wird danach zum Formwandteil 71 hin verschoben, wodurch das Gewinde 96 durch einen faltartigen Vorgang gebildet wird, wonach die gegeneinander liegenden Formwandteile 71, 72 gegen den festen Formwandteil 73 geschoben werden und damit den Pilferproof-Ring 97 formen. Auch dieses Formen erfolgt bei einer angehobenen Temperatur, die jedoch unter der Temperatur liegt, bei der das Schrumpfen des Werkstoffes stattgefunden hatte. Beim anschließenden Ausblasen des Rohlings zum flaschenähnlichen Behälter 90 wird der Werkstoff auf eine Temperatur erwärmt, die unter der Temperatur liegt, bei der das Gewinde bzw. der Pilferproof-Ring geformt worden waren, wodurch der Mündungsteil seine vorgegebene Form beibehält und einen starren Teil des Rohlings für dessen Befestigung in der Blasform darstellt. Das Ausblasen des Vorformlings zum flaschenähnlichen Behälter geschieht danach unter Beibehaltung der axialen Profillänge des Rohlings, d.h. mit einer der oben im Anschluß an Abb. 6 beschriebenen Technik.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung eines Behälters aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat, ausgehend von einem rohrförmigen Rohling aus hauptsächlich amorphem Werkstoff, bei dem der Rohling mittels eines Dornes zu einem Vorformling axial gereckt wird, bei dem der Vorformling zur Auslösung der im Werkstoff entstandenen inneren Spannungen erwärmt wird, und bei dem anschließend der Vorformling zu dem Behälter, der einen Behälterkörper, einen Mündungsteil und gegebenenfalls einen Halsabschnitt aus orientiertem Werkstoff hat, geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Recken des Rohlings zu dem Vorformling mittels eines mit dem Dorn zusammenwirkenden Ziehringes derart erfolgt, daß die Übergangszone in dem Ziehring zwischen dem ungereckten amorphen Werkstoff und dem bis zum Fließen gereckten Werkstoff bei gleichzeitiger Verlängerung des Rohlings axial verschoben wird, und daß jeder der auf das Erwärmen des Vorformlings zu dem Spannungsauslösen folgende Formungsvorgänge zum Formen des Behälters bei einer Temperatur erfolgt, die unter der Temperatur beim unmittelbar vorhergehenden Formungsvorgang liegt.
  2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Werkstoffs beim letzten Formungsvorgang über der höchsten für den Behälter vorgesehenen Anwendungstemperatur liegt.
  3. 3. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Polyäthylenterephthalat die Erwärmungstemperatur für das Spannungsauslösen maximal 160° C beträgt und daß die Temperatur des Werkstoffes bei den folgenden Formungsvorgängen um jeweils ca. 5°C tiefer liegt.






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