AT390398B

AT390398B - Verfahren und blasform zur herstellung eines behaelters

Info

Publication number: AT390398B
Application number: AT0079184A
Authority: AT
Original assignee: Petainer Sa
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1990-04-25
Also published as: SE8301291L; JPH0414052B2; SE448967B; GB2137921A; FR2542250B1; IT1178874B; GB8406184D0; BE899108A; AU2531284A; MX160637A; DE3408740A1; ES530265A0; CH664115A5; DE3408740C2; US4584158A; ES8500807A1; IT8467227A1; FR2542250A1; SE8301291D0; AU568840B2

Description

Nr. 390 398

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Behälters aus Thermokunststoff, ausgehend von einem Rohling mit einem Verschluß an einem Ende, wobei der Rohling, nach Erhitzen des Werkstoffes auf eine Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG des Werkstoffes, zwecks Bildung des Behälters mittels eines unter Druck stehenden Mediums zum Anliegen gegen Formwände umgeformt wird, wobei der Rohling in einer ersten Formungsphase zum Erreichen einer axialen Orientierung in seiner Axialrichtung gestreckt wird und der gestreckte Werkstoff bei weiterhin erhöhter Temperatur bis zum Anliegen gegen die Formwände expandiert wird.

In vielen Zusammenhängen besteht ein Bedarf an Behältern aus Kunststoff, bei denen sich die Form des Behälters bei erhöhter Temperatur nicht verändert. Besonders vordergründig ist diese Forderung bei Anwendungen, bei denen die Behälter mit unter Druck stehenden Erzeugnissen, z. B. kohlensäurehaltigen Getränken, gefüllt werden, da der bei erhöhter Temperatur gesteigerte innere Druck zu einer Verformung des Behälters beiträgt

Bei Behältern aus z. B. Polyäthylenterephthalat, das häufig als PET bezeichnet wird, wird angestrebt, daß der Behälter aus orientiertem Werkstoff besteht. Kennzeichnend für solchen Werkstoff ist daß er nach dem Strecken bei einer Erhöhung der Werkstofftemperatur in der Streckrichtung schrumpft Um dieses Problem auszuschalten, wurde versucht beim Werkstoff eine Temperaturstäbilität dadurch zu erzielen, daß der Werkstoff des geformten Behälters durch Erhitzung auf eine Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG thermokristallisiert wird. Auf diese Weise werden in dem orientierten Werkstoff auch die inneren Spannungen ausgelöst, die im Zusammenhang mit dem Strecken im Werkstoff entstanden sind. Verpackungen, z. B. für Getränke, werden in großen Stückzahlen hergestellt weshalb eine Verminderung der Werkstoffmenge in jeder einzelnen Verpackung zu einer Reduktion der Gesamtkosten beiträgt. Weiterhin ist es, vom Verbraucherstandpunkt aus gesehen, wünschenswert, daß der für eine gekaufte Ware zu bezahlende Preis in möglichst großem Ausmaß die Kosten für die Ware selbst und in möglichst geringem Ausmaß die Kosten für die Verpackung darstellt. Somit besteht sowohl bei den Verbrauchern als auch bei den Herstellern der nachdrückliche Wunsch, die Kosten für die Verpackungen niedrig zu halten.

Um die Werkstoffmenge bei Flaschen aus PET möglichst zu vermindern, wählt man, den Werkstoff zumindest im Behälterkörper aus biaxial gestrecktem Werkstoff bestehen zu lassen, vgl. beispielsweise die US-PS 3,733,309.

In jüngster Zeit wurde auch eine neue Technik präsentiert, vgl. z. B. die GB-PS 2 092 943, gemäß der man aus einem in der Hauptsache amorphen Rohling in einem gesonderten Arbeitsgang einen aus in axialer Richtung gestreckten und orientierten Werkstoff bestehenden Vorformling herstellt. Dem Mündungsteil des Vorformlings wird in der Regel in einem anschließenden Arbeitsgang eine Form gegeben, die mit der Form des Mündungsteiles des späteren Behälters übereinstimmt, wonach der Vorformling in einer Blasform angeordnet und zur Bildung des Behälters bis zum Anliegen gegen die Wände der Blasform expandiert wird, vgl. hierzu die GB-PS 2 076 731. Der axial gestreckte Werkstoff besitzt verbesserte Festigkeitseigenschaften, was eine Verminderung der Werkstoffmenge in den Hals- und Mündungsteilen des Behälters erlaubt. Im Zusammenhang mit der Vorbehandlung wird in der Regel auch der axial orientierte Werkstoff im Vorformling temperaturstabilisiert. Ein nach der in diesem Absatz beschriebenen Technik hergestellter Behälter besteht somit aus einer geringeren Menge Werkstoff für einen bestimmten Innenraum als ein Behälter, der aus einem amorphen Rohling mit beibehaltener Wanddicke in den Mündungs- und Halsteilen hergestellt wird.

Aus der US-PS 4,264,558 ist ein temperaturstabilisierter Behälter bekannt, bei dem der Behälterkörper aus biaxial orientiertem Werkstoff und die Mündungs- und Halsteile des Behälters aus thermokristallisiertem Werkstoff bestehen, wobei die Thermokristallisation solange andauem darf, bis der Werkstoff in den Hals- und Mündungsteilen opak ist. Die gemäß der in dieser Patentschrift beschriebenen Technik durchgeführte Thermokristallisation erfordert verhältnismäßig lange Behandlungszeiten. Weiterhin gilt, daß der in der Patentschrift beschriebene Behälter eine größere Menge Werkstoff enthält als ein Behälter für die entsprechende Füllmenge, der nach der im vorhergehenden Absatz beschriebenen Technik hergestellt worden ist

Aus der DE-A - 3121422 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der mittels Strecken des Rohlings gebildete Vorformling nach Erwärmen auf die Formgebungstemperatur in die Blasform eingesetzt und der Dom in das Innere des Vorformlings eingeführt wird. Anschließend wird der Vorformling mittels eines Druckmediums gegen die Formflächen der Blasform geformt und gleichzeitig der Bodenteil der Blasform zum Vorformling hin bewegt Ein wesentlicher Nachteil bei diesem bekannten Verfahren liegt darin, daß eine durch die Werkstofftemperatur bedingte Schrumpfung des Vorformlings bei Berührung mit den Formflächen nicht mehr sichergestellt weiden kann, da die Reibung zwischen der Außenwand des Vorformlings und den Formflächen jede weitere Werkstoffschrumpfung verhindert

Aus der US-PS 4,233,022 ist ein weiteres Verfahren zur Bildung eines Behälters bekannt, bei dem der gestreckte Rohling unter erhöhten Temperaturen mittels eines Druckmediums gegen die Formflächen der Blasform geformt wird. Bei diesem bekannten Verfahren kann ebenfalls eine Schrumpfung des Vorformlings bei Berührung mit den Formwänden nicht mehr sichergestellt werden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung der vorgenannten Nachteile und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, welches die Herstellung eines qualitätsmäßig einwandfreien, temperaturstabilen schrumpffreien Behälters ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Expansion zu einem Zeitpunkt durchgeführt -2-

Nr. 390 398 wird, bei der die durch die Werkstofftemperatur bewirkte Schrumpfung abgeschlossen ist, und/oder mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, bei der die durch die Werkstofftemperatur bewirkte Schrumpfung noch vor Berührung des Werkstoffes mitden Formwänden abgeschlossen ist.

Durch die Erfindung entfällt der Bedarf einer Vorbehandlung des in den Behälter umzuformenden Rohlings in einem gesonderten Arbeitsgang, da es durch die Erfindung möglich wird, nach Anordnen des Rohlings in einer Blasform, eine in Axialrichtung des Behälters im voraus festgelegte Streckung und damit Orientierung und auch eine maximale Streckung und Orientierung des Werkstoffes in den Mündungs- und Halsteilen zu erzielen, worüberhinaus der Werkstoff gemäß der Erfindung vor und/oder während der Expansion des gestreckten Rohlings gegen die Wände der Blasform temperaturstabilisiert wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling zwecks Temperaturstabilisierung gegen Formwände expandiert wird, deren Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG des Werkstoffes liegt und/oder der Vorformling in an sich bekannter Weise durch die Einführung eines erhitzten Druckmediums expandiert wird. Durch die Zufuhr des erhitzten Druckmediums wird sichergestellt, daß der Werkstoff für ausreichend lange Zeit auf der erhöhten Temperatur gehalten wird, damit das Schrumpfen des Werkstoffes zum Abschluß kommen kann, wobei diese Temperatur der höchsten für den Behälter angegebenen Einsatztemperatur entspricht.

Nach der Expansion wird der innere Überdruck beibehalten, um sicherzustellen, daß der Werkstoff solange gegen die Formwände anliegt, wie erforderlich ist, um die im Werkstoff während des Expansionsvorganges in Umkreisrichtung gebildeten Spannungen auszulösen und den Werkstoff in Form des beim Blasformen gebildeten Behälters zu stabilisieren.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling, wie an sich bekannt, durch einen im Inneren des Rohlings angeordneten Dom gestreckt wird, wobei sich der Dom zwecks Verlängerung des Rohlings in Axialrichtung des Rohlings bei Anliegen gegen die innere Begrenzungsfläche des Verschlusses des Rohlings bewegt, daß die innere Begrenzungsfläche des Vorformlings während des Schrumpfens des gestreckten Werkstoffes an der Außenfläche des Domes anliegt, und daß die Außenfläche des Domes eine Temperatur oberhalb der höchsten für den späteren Behälter vorgesehenen Einsatztemperatur und dabei vorzugsweise eine Temperatur hat, die die vorgesehene höchste Einsatztemperatur um mindestens 2°C übersteigt.

Der beim späteren Behälter den Halsteil und Körper bildende Werkstoff des Rohlings wird mittels des Domes auf eine Länge gestreckt, die die Profillänge der genannten Behälterteile übersteigt. Die Strecklänge ist auf die Temperatur und angewandte Streckgeschwindigkeit des Werkstoffes abgestimmt und in einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung auch darauf, daß eine Werkstoffverlängerung entsprechend derjenigen erhalten wird, die der angegebene Werkstoff bei freiem Strecken des Werkstoffes bis zum Eintreten des Fließzustandes annehmen würde.

Die Strecklänge ist vorzugsweise so abgestimmt, daß die Profillänge des gestreckten Vorformlings, nach dessen freiem Schrumpfen bei einer niedrigsten Temperatur entsprechend der höchsten für den Behälter angegebenen Einsatztemperatur, mit der Profillänge des späteren Behälters in den aus in ihrer Axialrichtung gestrecktem Werkstoff bestehenden Teilen des Vorformlings bzw. Behälters übereinstimmt.

Nach der Streckung erfolgt eine Rückstellung des Domes in eine Stellung, die das oben beschriebene Schrumpfen des Werkstoffes erlaubt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der aus dem gestreckten Rohling gebildete Vorformling eine sehr geringe Werkstoffschrumpfung aufweist und während des Schrumpfens des Werkstoffes in Axialrichtung des Vorformlings in der Hauptsache seinen inneren Durchmesser beibehält. In einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Eigenschaft ausgenutzt, um den Werkstoff des Vorformlings schnell auf die im voraus bestimmte Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG, bei der die Schrumpfung des Werkstoffes abgeschlossen wird, einzustellen und auf dieser Temperatur zu halten. Die Abmessungen von Dom und Rohling werden dabei hauptsächlich so gewählt, daß auf der Innenfläche des Rohlings bei der Einführung des Domes in den Rohling keine Riefen gebildet werden, da solche Schäden die Oberflächengüte des geformten Behälters beeinträchtigen würden.

Es sei daraufhingewiesen, daß es sehr wohl denkbar ist, daß die Werkstoffschrumpfiung in der Streckrichtung gleichzeitig so lange andauert, wie der Werkstoff in Umkreisrichtung des entstehenden Behälters expandiert wird. Um die angestrebte Wirkung zu erzielen, ist es jedoch notwendig, daß die Schrumpfung des Werkstoffes in Streckrichtung zum Abschluß gekommen ist, bevor der Werkstoff mit den Formwänden in Berührung kommt, da die Reibung gegen die Formwände jede weitere Werkstoffschrumpfung verhindert. Der angestrebte Ablauf des Formungsvorganges wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß entweder die gesamte oder ein Teil der Schrumpfung des Werkstoffes in Streckrichtung vor Beginn der Expansion des Werkstoffes in der späteren Umkreisrichtung stattfindet oder die Expansion mit einer derart niedrigen Geschwindigkeit durchgeführt wird, daß die Schrumpfung des Werkstoffes in Axialrichtung zum Abschluß kommen kann, bevor der Werkstoff mit den Formwänden in Berührung kommt. Bei gewissen Ausführungsformen läßt man den inneren Überdruck in einer Zwischenphase der Expansion vollständig aufhören, um einen Abschluß der Werkstoffschrumpfung zu ermöglichen, bevor die abschließende Expansion des Werkstoffes bis zum Anliegen gegen die Wände der Blasform beginnt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Vorformling gegen die auf eine Temperatur oberhalb der für den späteren Behälter angegebenen höchsten Einsatztemperatur und vorzugsweise eine um mindestens 2°C -3-

Nr. 390 398 über der angegebenen höchsten Einsatztemperatur liegende Temperatur eingestellten Formwände der Blasform expandiert

Vorzugsweise findet die Expansion bei einer Temperatur über der Temperatur statt, bei der die Verminderung der Länge des gestreckten Werkstoffes erfolgt

Bei gewissen Ausführungsbeispielen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, für die Expansion des Vorformlings eine bestimmte Menge unter Druck stehendes Medium, z. B. Luft, zu verwenden. Hierdurch wird erreicht, daß der innere Druck im Vorformling zu Beginn der Expansion seinen höchsten Wert hat und dann während des Expansionsvorganges schrittweise abfällt. Außerdem werden bei gewissen Anwendungen mit dem Inneren des Vorformlings kommunizierende Druckgefäße mit veränderlichem Inhalt und/oder Druck angewendet Die Veränderung des Inhaltes und/oder Druckes wird zur Steuerung der Ausblasgeschwindigkeit des Vorformlings benutzt Bei alternativen Ausführungsformen dar Erfindung kommt mehr als ein Druckgefäß zum Einsatz, wobei das erste Druckgefäß mit dem Inneren des Vorformlings verbunden wird, um ein teilweises Ausblasen des Vorformlings in den Behälter zu bewirken. Wenn das Schrumpfen des Werkstoffes im großen und ganzen oder vollständig zum Abschluß gekommen ist, wird das nächste Druckgefäß mit dem Inneren des teilweise ausgeblasenen Vorformlings verbunden, um dessen Expansion gegen die Formwände zu bewirken. Der Einsatz von zwei oder mehr Druckgefäßen erlaubt eine einfache Steuerung und Anpassung des Ausblasens des Vorformlings entsprechend der Schrumpfgeschwindigkeit bei dem in axialer Richtung gestreckten Werkstoff.

Bei einer vorzugsweisen Anwendung der Erfindung besitzt der Rohling einen aus temperaturstabilisiertem und in Axialrichtung des Rohlings gestrecktem Werkstoff bestehenden Mündungsteil, bei dem die Streckung eine Kristallisation entsprechend der Kristallisation, die der Werkstoff beim freien Ziehen bis zum Fließzustand des Werkstoffes annimmt, mit sich geführt hat, während der restliche Teil des Rohlings aus amorphem Werkstoff besteht. Während des Umformens des Rohlings in den Behälter wird gemäß dem oben beschriebenen Verfahren sämtlicher amorpher Werkstoff, in gewissen Fällen mit Ausnahme des Werkstoffes im Bodenteil des Rohlings, gestreckt. Auf diese Weise wird gemäß der Erfindung ein Behälter aus in Axialrichtung des Behälters orientiertem Werkstoff hergestellt, wobei die Orientierung der Orientierung entspricht, die der Werkstoff beim freien Ziehen bis zum Fließzustand des Werkstoffes erhält. Weiterhin ist der Behälter temperaturstabil bis zu einem Temperaturbereich entsprechend der Temperatur, bei der das Schrumpfen des Werkstoffes zum Abschluß kommt und/oder entsprechend der Temperatur an den Formwänden, gegen die der Werkstoff ausgeblasen worden ist

Die Erfindung ist besonders für den Einsatz bei bereits vorhandenen und installierten Formblasanlagen geeignet, da letztere durch relativ einfache Eingriffe und Abänderungen der neuen Technik angepaßt werden können.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Blasform mit zu- und voneinander verschiebbaren Formteilen, einem zwischen einer unteren und einer oberen Stellung beweglichen Bodenteil, wobei die Formteile bei engster Stellung zueinander und der Bodenteil in der oberen Stellung den Formungsraum der Blasform bilden, und wobei ein Dom zur Verschiebung in axialer Richtung der Blasform bei Anliegen gegen den Verschluß eines Rohlings angeordnet ist, wobei der Dom eine äußere, säulenförmige Begrenzungsfläche aufweist, die zumindest in dem Teil des Domes, der durch die Mündung des Rohlings geführt wird, einen Querschnitt aufweist, der in der Hauptsache mit dem entsprechenden Querschnitt der inneren Begrenzungsfläche beim Rohling bzw. beim Vorformling übereinstimmt, und der Dom mit Kanälen zum Transport von Flüssigkeit zur Einstellung der Temperatur der äußeren Begrenzungsfläche des Domes versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß in die äußere Begrenzungsfläche des Domes einmündende Kanäle mit einem oder mehreren, ihrem Inhalt nach auf den Formungsraum der Blasform äbgestimmten Druckgefäßen verbindbar sind.

Eine nähere Beschreibung der Erfindung erfolgt im Anschluß an eine Anzahl von Figuren; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Blasform mit in der Blasform angeordnetem Rohling und mit dem Bodenteil der Blasform in einer unteren Stellung;

Fig. 2 den entsprechenden Längsschnitt nach Strecken in Axialrichtung des gestreckten Rohlings;

Fig. 3 den entsprechenden Längsschnitt nach Schrumpfung in Axialrichtung des gestreckten Rohlings;

Fig. 4 den entsprechenden Längsschnitt während des Umformens des Vorformlings und während der Bewegung des Bodenteiles in Richtung zum Mündungsteil des Vorformlings;

Fig. 5 den entsprechenden Längsschnitt mit dem Bodenteil in seiner oberen Endstellung und mit dem ausgeblasenen Vorformling gegen die Wände der Form anliegend;

Fig. 6 ein Beispiel für einen hergestellen Behälter;

Fig. 7 bis 9 einen den Längsschnitten gemäß Fig. 2,3 und 5 entsprechenden Längsschnitt einer Blasform mit einer hauptsächlich sphärischen Formfläche im Bodenteil und

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine mit Druckgefäßen, zur Anwendung einer bestimmten Menge unter Druck stehenden Mediums während der Expansion des gestreckten Rohlings, zusammenwirkende Blasform.

In den Fig. 1 bis 5 erkennt man zwei in den Pfeilrichtungen (A), (B) in ein und aus einer in den Figuren dargestellten Stellung bewegliche Formhälften (10a, b). Die Formhälfien wirken mit einem dritten Formteil zusammen, um gemeinsam eine Blasform (12) zu bilden, bei der der dritte Formteil den Bodenteil (11) der Blasform bildet Durch (nicht abgebildete) Antriebsorgane kann der Bodenteil zwischen einer unteren Stellung (Fig. 1) und einer oberen Stellung (Fig. 5) verschoben werden. In der oberen Stellung bildet der Bodenteil -4-

Nr. 390 398 zusammen mit den Formhälften eine zusammengesetzte Blasform mit einer inneren Form (Kontur), die mit der Form (Kontur) des späteren Behälters übereinstimmt.

Der Bodenteil ist mit einem mittigen Formteil (17) versehen, der vorzugsweise thermisch vom übrigen Bodenteil getrennt ist Eine Reihe von Kanälen (18) für den Transport von Flüssigkeit zur Temperaturregelung ist im mittigen Formteil angeordnet. Kanäle (19) mit entsprechender Aufgabe sind auch im restlichen Teil des Bodenteils angeordnet. Außerdem befinden sich Kanäle (30) zur Temperaturregelung in den Formhälften (10a, b). Weiterhin sind im Anschluß an die oberen Teile der Formhälften die Greiforgane (13a, b) vorhanden, die zwecks Festhaltung eines Rohlings (40) in dessen Mündung (22) mit einer Domführung (50) Zusammenwirken. Auch in den Greiforganen sind Kanäle (31) für den Transport von Flüssigkeit zur Temperaturregelung vorhanden. Die Form wände der Blasform tragen in den Figuren das Bezugszeichen (34).

Ein Dom (15) mit einer äußeren Begrenzungsfläche (54) ist zwecks Verschiebung durch Antriebsorgane (in den Figuren nicht abgebildet) in Axialrichtung der Blasform angeordnet, wobei der Dom in der Domführung (50) gleitet. Im oberen Teil ist der Dom mit einem einstellbaren Anschlag (51) versehen, der in der unteren Stellung des Doms gegen die Anschlagfläche (52) der Domführung anliegt. Mit dem einstellbaren Anschlag (51) läßt sich somit der Hub des Doms auf ausgesprochen einfache Weise regeln. Der Dom ist zudem mit Flüssigkeitskanälen (53) zur Temperatureinstellung des Doms und darüberhinaus mit einem Hauptkanal (14) für ein Druckmedium versehen, das über die Seitenkanäle (33) zur Domoberfläche und damit zum inneren Raum des Vorformlings strömt. Den unteren Abschluß des Doms bildet eine Formungsfläche (16).

Die Fig. 1 zeigt besonders den Rohling (40) mit dem Verschluß (41) am einen Ende. Vor der Anordnung in der Blasform ist der Rohling an seinem Mündungsteil zu einer Form (Kontur) geformt, die mit der Form (Kontur) des späteren Behälters übereinstimmt

In Fig. 2 ist ein Vorformling (20) mit der Länge (sj) erkennbar, wobei der Vorformling durch Strecken in

Axialrichtung des Rohlings (40) gebildet worden ist. Der in Fig. 3 dargestellte Vorformling (20a) ist durch Erhitzen in seiner Axialrichtung geschrumpft und hat dabei die Länge (s2) angenommen, während Fig. 4 den

Vorformling (20b) während des Umformens in den Behälter zeigt In Fig. 5 befindet sich der geformte Behälter (21) noch immer in der Blasform, während Fig. 6 den gleichen Behälter nach Herausnahme aus der Blasform zeigt. Der Behälter hat eine axiale Länge (sj), die kleiner als die Länge (S2) ist. Die innere Begrenzungsfläche trägt das Bezugszeichen (44) im zylindrischen Teil des Vorformlings und (43) im Verschluß des Vorformlings.

In Fig. 6 ist ein Detail einer Ausführungsform eines Behälters gemäß der Erfindung dargestellt. Der Behälter hat einen Halsteil (25) mit einem oberen Teil als Mündungskante (22’). Der eigentliche Behälterkörper (26) ist in seinem Bodenteil mit einem mittigen Werkstoffbereich (24) ausgeführt. In der Figur geben die Bezugszeichen (rj) und (dj) den Radius bzw. die Werkstoffdicke des Halsteils während (r) und (d) den Radius bzw. die Wirkstoffdicke des Behälterkörpers in einer beliebig gewählten, rechtwinklig zur Behälterachse liegenden Projektion an.

Die Werkstoffdicke (d) variiert so im Behälterkörper mit dem Radius (r) des Behälterkörpers, daß das Verhältnis zwischen Werkstoffdicke (d) im Behälterkörper und Werkstoffdicke (dj) im Halsteil ungefähr dem

Verhältnis zwischen Radius (rj) des Halsteils und Radius (r) des Behälterkörpers entspricht. Der Halsteil besteht aus monoaxial orientiertem Werkstoff und der Behälterkörper aus biaxial orientiertem Werkstoff.

In den Fig. 7 bis 9 erkennt man eine modifizierte Ausführungsform der Blasform (12a), bei der der Bodenteil der Blasform auf das Formen eines Behälters mit einem gewölbten Boden und auf die Anbringung eines gesonderten Fußes abgestimmt ist. Ansonsten stimmen die Abbildungen völlig mit den vorher beschriebenen überein, und die einander entsprechenden Organe tragen die entsprechenden Bezugszeichen.

Die Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform einer Blasform, bei der gemäß der Erfindung der Hauptkanal (14) des Doms (15) mit Druckgefäßen (37 a, b) für ein Druckmedium verbunden ist. Der Anschluß erfolgt über die Verbindungsleitung (38), die mit Absperr- und Öffnungsventilen (39) versehen ist. Ansonsten stimmt diese Figur mit Fig. 4 überein.

Bei der Anwendung der Erfindung wird der Rohling (40) mit einer Temperatur beim Körper des Rohlings oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG in die in Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht. Die vorgenannten (nicht abgebildeten) Antriebsorgane verschieben danach den Dom (15) in die in Fig. 2 oder 7 gezeigte Stellung, wobei der Rohling in seiner Axialrichtung gestreckt und der Vorformling (20) aus gestrecktem Werkstoff gebildet wird. Hierbei wird vorausgesetzt, daß der Vorformling (20) gern. Fig. 7 aus einem Rohling geformt worden ist, der in einer Blasform entsprechend der in Fig, 1 gezeigten angeordnet war. Nach dem Strecken hat der gestreckte Werkstoff eine Länge, die größer ist als die axiale Profillänge der Teile des späteren Behälters, die aus dem gestreckten Werkstoff geformt werden. Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind Strecklänge,'Temperatur des Werkstoffs und angewandte Streckgeschwindigkeit so aufeinander abgestimmt, daß eine Werkstoffverlängerung entsprechend derjenigen erzielt wird, die der Werkstoff beim freien Strecken bis zum Fließzustand des Werkstoffs annehmen würde.

Beim Strecken des Rohlings (40) wird zwischen der inneren Fläche des Rohlings und der äußeren Begrenzungsfläche (54) des Doms eine gewisse Berührung erreicht, was mit sich führt, daß der gestreckte Werkstoff beim gebildeten Vorformling (20) schnell die Temperatur des Doms annimmt. Der Dom ist für eine -5-

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Temperatur eingestellt, die in der Regel oberhalb der Glasumwandlungstemperatnr TG des Werkstoffs liegt, was in einer Abnahme der Länge des gestreckten Werkstoffs resultiert. Während der Werkstoffschrumpfung wird der Dom in der Blasform aufwärts verschoben, während gleichzeitig die beim Strecken des Werkstoffs in diesen eingebauten Spannungen ausgelöst werden.

Nach dem Schrumpfen ist die Länge des gestreckten Werkstoffs maximiert und auch auf die Endlänge fixiert, die der Werkstoff beim Schrumpfen annimmt. Es besteht somit keine Möglichkeit, den Werkstoff erneut zu strecken. Dementgegen kann der Werkstoff weiter geschrumpft werden, wenn er auf höhere Temperatur erhitzt wird, als die, bei der die abschließende Werkstoffschrumpfung durchgeführt worden ist. Außerdem ist der Werkstoff ausgesprochen expansionsunwillig auch in anderer Richtung, falls dies bei Temperaturen erfolgen sollte, die unter der Temperatur liegen, bei der der Schrumpfvorgang abgeschlossen wurde, zumindest wenn die Temperatur markant unter der Schrumpftemperatur liegt. Jedes weitere Uniformen des durch Schrumpfen gebildeten Vorformlings (20a) muß deshalb bei einer Temperatur erfolgen, die über der Temperatur liegt, bei der der Schrumpfvorgang abgeschlossen wurde. Dies ist teils dadurch möglich, daß die Werkstoffschrumpfung und damit auch die Fixierung des Werkstoffs eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, teils dadurch, daß im Falle einer unterbundenen Schrumpfung des Werkstoffs die Fixierung hauptsächlich ausbleibt.

Zwecks Expansion des Vorformlings (20a) gegen die Wände (34) der Blasform wird der Vorformling somit auf eine Temperatur erhitzt, die über der Temperatur liegt, bei der der Schrumpfvorgang abgeschlossen wurde, wonach das Innere des Vorformlings mit Druck beaufschlagt wird. Hierbei wird der Vorformling bis zum Anliegen gegen die Wände (34) der Blasform expandiert, wobei er die gewünschte Endform annimmt Bei der Expansion wird der Werkstoff orientiert, wobei Energie in Form von Wärme freigesetzt wird. Diese Wärmeenergie trägt dazu bei, die Temperatur des Werkstoffs auf einem Wert zu halten, bei dem sich die Expansion des Werkstoffs fortsetzen kann. Bei den Anwendungen, bei denen ein temperaturstabiler Behälter angestrebt wird, haben die Formungsflächen der Wände eine erhöhte Temperatur, die so gewählt worden ist, daß sie über der angegebenen höchsten Einsatztemperatur des Behälters liegt.

In obiger Beschreibung wurde angegeben, daß die Schrumpfung des Werkstoffs in Streckrichtung, nach Bildung des Vorformlings (20a), vor Beginn der Expansion in Umkreisrichtung abgeschlossen wird. Bei gewissen Anwendungsbeispielen beginnt die Expansion jedoch bereits vor Abschluß des Schrumpfvorgangs. Hierbei wird die Zeit bis zum Anliegen des Werkstoffs gegen die Formwände zum Abschluß der Werkstoffschrumpfung ausgenutzt. Um sicherzustellen, daß vor Abschluß des Schrumpfvorgangs kein Anliegen stattfindet, werden bei gewissen Ausführungsbeispielen die in Fig. 10 dargestellten Druckgefäße (37a, b) benutzt. Die Menge Druckmedium im jeweiligen Druckgefäß, die Temperatur und der Druck des Druckmediums sind dabei auf den Inhalt des späteren Behälters abgestimmt. Bei der Expansion des Vorformlings wird in einer ersten Phase nur Druckmedium aus dem ersten Druckgefäß (37a) dem Innern des Vorformlings zugeleitet, wobei sich der Vorformling ausweitet und die in Fig. 10 dargestellte Form annimmt. Nach einer gewissen Zeit, während der die Werkstoffschrumpfung in Streckrichtung abgeschlossen wird, wird in einer zweiten Phase Druckmedium aus dem zweiten Druckgefäß (37b) zugeleitet, wobei die Endformung des Behälters erfolgt.

Aus den Figuren geht hervor, daß der Bodenteil (11) der Blasform während des Umformens des Rohlings in den Behälter in Axialrichtung der Blasform verschoben wird, um in einer unteren Stellung den gestreckten Vorformling mit seinem unteren Teil länger herunter in die Blasform reichen zu lassen, als der Lage der Formungsfläche bei Bildung des Behälters entspricht. Der bewegliche Bodenteil und die abschließende Formungsfläche (16) des Doms (15) werden in gewissen Anwendungsfällen dazu benutzt, um durch einen Einschluß von Werkstoff für den Bodenteil des späteren Behälters denselben zu formen. Durch eine Temperaturregelung bei sowohl Dom als auch Bodenteü der Blasform wird dabei der Weikstoff für den späteren Bodenteil auf die gewünschte Formungstemperatur eingestellt, wobei in gewissen Anwendungsfällen auch eine thermische Kristallisation des Werkstoffe erreicht wird.

In den Figuren ist eine Ausführungsform des Rohlings dargestellt, bei der der Mündungsteil des Rohlings aus bereits gestrecktem und orientiertem Werkstoff besteht Die Erfindung kann selbstverständlich auch bei anderen Ausführungsformen von Rohlingen Anwendung finden, z. B. bei Rohlingen, deren Mündungsteil aus amorphem Werkstoff besteht, mit Gewinde versehen ist usw.

Vorstehende Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf einen Rohling, einen Vorformling und einen Behälter mit in der Hauptsache kreisrundem Querschnitt. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Querschnittsform, sondern sie kann auch bei anderen Querschnittsformen angewendet werden.

Bei der obigen Beschreibung der Erfindung wurde auf den Werkstoff Polyäthylenterephthalat Bezug genommen, aber die Erfindung kann an sich auch bei vielen anderen Thermokunststoffen angewendet werden wie Polyester oder Polyamid. Beispiele solcher anderer Werkstoffe sind Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyhexamethylen-Sebacamid, Polyäthylen-2,6- und 1,5-Naphthalat, Polytetramethylen-1,2-Dioxybensoat und Copolymere aus Äthylenterephthalat, Äthylenisophthalat und auch andere Polymerkunststoffe wie Polycarbonat. Über obenstehende Beschreibung hinaus geht die Erfindung auch aus beiliegenden Patentansprüchen hervor. -6-

Claims

Nr. 390 398 PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Bildung eines Behälters aus Thermokunststoff, ausgehend von einem Rohling mit einem Verschluß an einem Ende, wobei der Rohling, nach Erhitzen des Werkstoffes auf eine Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG des Werkstoffes, zwecks Bildung des Behälters mittels eines unter Druck stehenden Mediums zum Anliegen gegen Formwände umgeformt wird, wobei der Rohling in einer ersten Formungsphase zum Erreichen einer axialen Orientierung in seiner Axialrichtung gestreckt wird und der gestreckte Werkstoff bei weiterhin erhöhter Temperatur bis zum Anliegen gegen die Formwände expandiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines temperaturstabilen Behälters die Expansion zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, bei der die durch die Werkstofftemperatur bewirkte Schrumpfung abgeschlossen ist, und/oder mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, bei der die durch die Werkstofftemperatur bewirkte Schrumpfung noch vor Berührung des Werkstoffes mit den Formwänden abgeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (20a) zwecks Temperaturstabilisierung gegen Formwände (34) expandiert wird, deren Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG des Werkstoffes liegt und/oder der Vorformling (20a) in an sich bekannter Weise durch die Einführung eines erhitzten Druckmediums expandiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling, wie an sich bekannt, durch einen im Inneren des Rohlings angeordneten Dom (15) gestreckt wird, wobei sich der Dom zwecks Verlängerung des Rohlings in Axialrichtung des Rohlings bei Anliegen gegen die innere Begrenzungsfläche (43) des Verschlusses (41) des Rohlings bewegt, daß die innere Begrenzungsfläche (44) des Vorformlings während des Schrumpfens des gestreckten Werkstoffes an der Außenfläche (54) des Domes anliegt, und daß die Außenfläche (54) des Domes eine Temperatur oberhalb der höchsten für den späteren Behälter vorgesehenen Einsatztemperatur und dabei vorzugsweise eine Temperatur hat, die die vorgesehene höchste Einsatztemperatur um mindestens 2°C übersteigt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling gegen die auf eine Temperatur oberhalb der für den späteren Behälter angegebenen höchsten Einsatztemperatur und vorzugsweise eine um mindestens 2°C über der angegebenen höchsten Einsatztemperatur liegende Temperatur eingestellten Formwände (34) der Blasform (12) expandiert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion bei einer Temperatur über der Temperatur stattfindet, bei der die Verminderung der Länge des gestreckten Werkstoffes erfolgt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Profillänge des geschrumpften Vorformlings (20a) mit der Profillänge des späteren Behälters (21) in den aus in ihrer Axialrichtung gestrecktem Werkstoff bestehenden Teilen des Vorformlings bzw. Behälters übereinsümmt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Expansion des Vorformlings (20a) in Umkreisrichtung eine bestimmte Menge unter Druck stehenden Mediums, z. B. Luft, benutzt wird, wodurch der innere Druck im Vorformling seinen höchsten Wert zu Beginn der Expansionsphase hat.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung einer nur teilweisen Ausblasung des Vorformlings (20a) ein erstes Druckgefäß (37a) mit dem Inneren des Vorformlings (20a) verbunden wird und nach in der Hauptsache abgeschlossenem Schrumpfen des Werkstoffes in Axialrichtung des Vorformlings (20b) ein weiteres Druckgefäß (37b) mit dem teilweise expandierten Vorformling (20b) verbunden wird.
9. Blasform zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, mit zu- und voneinander verschiebbaren Formteilen, einem zwischen einer unteren und einer oberen Stellung beweglichen Bodenteil, wobei die Formteile bei engster Stellung zueinander und der Bodenteil in der oberen Stellung den Formungsraum der Blasform bilden, und wobei ein Dom zur Verschiebung in axialer Richtung der Blasform bei Anliegen gegen den Verschluß eines Rohlings angeordnet ist, wobei der Dom eine äußere, säulenförmige Begrenzungsfläche aufweist, die zumindest in dem Teil des Domes, der durch die Mündung des Rohlings geführt wird, einen -7- Nr. 390 398 Querschnitt aufweist, der in der Hauptsache mit dem entsprechenden Querschnitt der inneren Begrenzungsfläche beim Rohling bzw. beim Vorformling übereinstimmt, und der Dom mit Kanälen zum Transport von Flüssigkeit zur Einstellung der Temperatur der äußeren Begrenzungsfläche des Domes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die äußere Begrenzungsfläche (54) des Domes (15) einmündende Kanäle (33) mit 5 einem oder mehreren, ihrem Inhalt nach auf den Formungsraum der Blasform abgestimmten Druckgefößen (37a, 37b) verbindbar sind. Hiezu
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