CH639314A5 - Verfahren zum herstellen eines vorformlings fuer einen behaelter. - Google Patents

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Description

45 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Patententanspruches 10.
Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus 50 der DT OS 2 715 897 bekannt. Dort wird der Innenraum eines Rohlings mit rohrförmigem Querschnitt, der einen zylindrischen Dorn aufnimmt mit einer Druckschulter abgeschlossen und das Material des Rohlings nach aussen in die Form eines Gewindes gepresst. Der Rohling ist von einem 55 Gegenhalter axial hinterstellt. Im Gegensatz zur Lösung nach der CH PS 542 705 ergibt sich kein Materialabfall durch Beschneiden des fertigen Vorformlings. Nachteilig ist jedoch, dass die Wandstärke des gewindetragenden Mündungsteiles gegenüber der Wandstärke des beim späteren 60 Blasen entstehenden Behälters unverändert bleibt und damit viel zu stark ist. Dies bedeutet abgesehen von der unschönen Überdimensionierung auch eine Materialverschwendung, die bei einem Massenartikel ins Gewicht fällt.
Dagegen beschreibt die US PS 3 649 150 einen inneren 65 Formteil, der bei axialer Bewegung im Bereich des Gewindes am Mündungsteil den inneren Durchmesser des Rohlings von 1,4 auf 1,52 cm vergrössert. Damit sinkt die Wandstärke von 0,38 auf 0,318 cm, bzw. nur etwa 8% des Materials
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des Mündungsteils wird verschoben und dies vorzugsweise radial. Sofern diese 8% mehr ausmachen, als die Form an Material aufnehmen kann, gelangt dieses in am zylindrischen Teil eines Dorns vorgesehene Nuten und ist verloren, oder es wird in einen Raum innerhalb des Innendurchmessers des Rohlings verdrängt, der nach Fig. 3 bis zu einem zylindrischen Dorn von nur 1,25 cm und nach Fig. 4 in einen konischen Teil dieses Raumes verschoben wird und den Blasvorgang der anschliessend folgt durch Wandstärkenverdik-kungen zweifellos stört. An einer Verlängerung nimmt dieses Material nicht teil, vielmehr ist offenbar eine gesonderte Verlängerungsvorrichtung vorgesehen, die einer entsprechenden Greif- und Zugvorrichtung bedarf. Dies ist aufwendig und nachteilig, umsomehr als der oben offene Aufnahmeraum für den Rohling keine klar definierte Ausbildung der eigentlichen Mündung erwarten lässt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen und bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit Rücksicht auf die Massenfertigung möglichst viel des relativ kostspieligen Rohstoffes einzusparen und das umgeformte Materialvolumen für eine Verlängerung des fertigen Vorformlings zu verwenden. Vor allem im Mündungsteil soll die Wandstärke des Vorformlings keine grössere Dicke aufweisen, als erforderlich ist um den Anforderungen an Formstabilität und Widerstandsfähigkeit zu genügen und um eine einwandfreie Füllung der Form der Anschlussflächen der Verbindungsmittel, d.h. z.B. des Gewindes für den Verschluss, zu gewährleisten. Dieses Gewinde ist bei Behältern für kohlensäurehaltige Flüssigkeiten einer hohen Beanspruchung ausgesetzt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in der Kennzeichnung des Patentanspruches 1 bzw. 12 definierten Merkmale ge'öst.
Gegenüber der Lösung nach der DT OS 2 715 897 zeitigt das erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil, dass nicht nur die Form unter Druck vom Material gefüllt wird, sondern dass das Material aus dem nun im Vorformling in seiner Wandstärke verdünnten Mündungsteil' dem zu blasenden Behälterbereich in einer Weise zugeführt wird, die eine volle Nutzung dieses Materials gewährleistet. Im Gegensatz zur Lösung nach der US PS 3 649 150 wird durch den unter Abschluss des den Vorformling aufnehmenden Raumes erreichten Druck ein sauberes und widerstandsfähiges Ausformen der eigentlichen Mündung und des Gewindes ermöglicht, bei dem sich die aus dem Ablängen der rohrför-migen Rohlinge stammenden ebenen Flächen zu einer gerundeten Mündung umformen. Um dies zu erreichen ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verlängerung des Vorformlings, bzw. dessen dichtes Einschlies-sen am inneren Formteil längs des Domes, längs der Kegelfläche, einer an diese anschliessende Zylinderfläche und eines Dichtflansches, bzw. am äusseren Formteil längs einer den Dorn überragenden inneren Zylinderfläche und eines Dichtflansches erfolgt. Die Dichtflansche tragen abdichtende zylindrische Passflächen, die mit abgerundeten Flächen in die zylindrischen Flächen übergehen, so dass beim Formen eine gerundete, gratlose Mündung entsteht.
Zusätzlich zu einem Gewinde für die Aufnahme eines Behälterverschlusses kann am Mündungsteil die Anschlussfläche der Form ein Muster bilden, das als Reibungsfläche zum Fixieren des aus dem Rohling entstehenden Vorformlings dient. Ein derartiges Muster kann auch ohne sonstige Verbindungsmittel zum Fixieren des Vorformlings dienen.
Der Gegenhalter erfährt dadurch eine zweckmässige Weiterbildung, dass er nur während des Beginnes der Verformung des Rohlings von diesem die axialen Kräfte aufnimmt und von geeigneten Antriebsorganen beiseitegeführt wird, sobald der entstehende Vorformling an der Anschlussfläche des äusseren Formteiles durch das in die Form eintretende Material fixiert worden ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass sich der Vorformling ungestört verlängern kann und der anschliessende Blasvorgang nur durch die dazu vorgesehene 5 Form begrenzt wird.
Die Verwendung der fertigen Behälter für die Aufbewahrung von Lebensmitteln und von Flüssigkeiten unter Druck erfordert relativ kostspielige Werkstoffe, für die die angestrebte Materialeinsparung von besonderer Bedeutung ist. Die io richtige Materialauswahl und die Anwendung der richtigen Verarbeitungstemperatur spielt daher beim erfindungsgemäs-sen Verfahren eine grosse Rolle. Als Materialien für den rohrförmigen Rohling werden wahlweise Polyäthylen-Te-rephthalat, Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, 15 Polyhexamethylen-Sebacamid, Polyäthylen-2,6- und 1,5-Naphthalat, Polytetramethylen-l,2-Dioxybenzoat und Copo-lymere aus Äthylen-Terephthalat, Äthylenisophthalat oder andere gleichartige Polymer-Kunststoffe verwendet und bei einer die Glasumwandlungstemperatur untersteigenden Tem-20 peratur zum Vorformling verarbeitet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Figuren näher beschrieben. Diese Figuren zeigen:
Fig. 1 einen äusseren Formteil (20), einen inneren Formteil (30) und einen Rohling (10) während des Beginnens 25 des Formens des Mündungsteiles des Vorformlings und Fig. 2 dieselben Teile nachdem das Formen des Mündungsteiles abgeschlossen ist und ein Vorformling entstanden ist.
Bei der Herstellung von Behältern aus thermoplastischen 30 Stoffen werden diese in zwei Stufen geformt, wobei die erste Stufe die Herstellung eines Vorformlings aus einem Rohling umfasst und die andere Stufe das Umformen des Vorformlings zu einem fertigen Behälter. Der Rohling 10 wird dabei durch Extrudieren einer Röhre erhalten, die schnell1 35 abgekühlt wird, damit sich der Werkstoff nach dem Extrudieren in einem amorphen Zustand befindet. Die extrudierte Röhre wird in Stücke bestimmter Länge abgelängt. Die so entstandenen Rohlinge 10 werden während einer geeigneten Phase des Verfahrens vor dem Blasen des Behälters durch 40 eine Vorrichtung an ihrem einen Ende verschlossen. Nach Formen eines Mündungsteiles, dergestalt dass am Mündungsteil Verbindungsmittel ausgebildet werden, die an eine geeignete Verschlussform des fertigen Behälters oder an eine Halterung angeglichen sind, entsteht der Vorformling 10a. 45 Für d'as Verfahren zum Formen eines Mündungsteiles bedarf es eines äusseren Formteiles 20 und eines inneren Formteiles 30. Die beiden Formteile 20, 30 sind relativ zueinander in axialer Richtung zwischen zwei Endlagen bewegbar. In der einen Endlage ist der innere Formteil 30 aus-50 serhalb des äusseren Formteils 20 und der Rohling 10 wird von unten her eingesetzt. Er liegt dann mit der einen ebenen Schnittfläche an einer abgerundeten Fläche 22, bzw. an deren Beginn an (Fig. 1). In der anderen Endlage umschliesst das innere Formteil 30 und das äussere Formteil 20 den fer-55 tigen Vorformling 10a (Fig. 2).
Der äussere Formteil ist im Anschluss an die innere Zylinderfläche 101 mit einer Anschlussfläche 21 versehen, die in einer Ausführungsform der Erfindung ein Gewinde bildet. Anschliessend an die Anschlussfläche findet sich eine 60 gerundete Fläche 22. Die gerundete Fläche geht in eine zylindrische Passfläche 23 über. Die Zylinderfläche 101 erstreckt sich bis zu einer ringförmigen Erweiterung 24. Diese Erweiterung 24 liegt weiter von der Anschlussfläche 21 entfernt als sich der innere Formteil 30 in der Endlage erstreckt. 65 Der äussere Formteil 20 besteht in bestimmten Ausführungsformen aus mehreren vorzugsweise zwei Formteilhälften, die zwischen einer Lage in der die Formteilhälften geschlossen sind und einer Lage in der sie voneinander getrennt sind
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verschoben werden. In der geschlossenen Lage erfolgt das Formen des Mündungsteiles aus Vorformling 10a.
Der inneren Formteil 30 besteht aus einer Zylinderfläche 33, die in eine Kegelfläche und danach in einen schwach konischen Dorn 31 ausläuft. Der Dorn 31 hat einen ver-hältnissmässig kleinen Öffnungswinkel zwischen 0,5° und 4° vorzugsweise von etwa 2°. Die Kegelfläche 32 schliesst mit der Achse des inneren Formteils 30 einen zwischen 3° und 8° liegenden Winkel ein, vorzugsweise einen von etwa 5°. Die Zylinderfläche 33 wird von einer gerundeten Fläche 34 begrenzt, die in eine zylindrische Passfläche 35 übergeht.
Die abgerundeten Flächen 22 und 34 sind so ausgebildet, dass, sobald der innere Formteil 30 nach dem Formen in seiner Endlage ist, die Flächen 22 und 34 aneinander an-schliessen, dass sie zusammen eine zusammenhängende, gewölbte Fläche bilden. Ferner liegt die zylindrische Passfläche 23 an der zylindrischen Passfläche 35 an und dichtet den den Vorformling 10a enthaltenden Innenraum ab.
Der rohrförmige Rohling 10 ist mit seinem abgelängten Ende 11 so in das äussere Formteil 20 eingesetzt, dass die ebene Schnittfläche des Rohlings an die gerundete Fläche 22 des äusseren Formteiles 20 anschliesst. Die Abmessungen des Rohlings 10 und des äusseren Formteiles 20 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Rohling mit seiner äusseren Mantelfläche dicht neben der Form 21a der Anschlussfläche 21 des äusseren Formteiles anliegt. Ein Gegenhalter — in den Figuren nicht dargestellt — ist am anderen Ende des Rohlings angeordnet.
Von Antriebsorganen — in den Abbildungen nicht veranschaulicht — wird beispielsweise der innere Formteil 30 in axialer Richtung abwärts durch das das Mündungsteil bildende Ende 11 des Rohlings 10 geführt. Die Kegelflächen 32, 31 erbringen dabei den Werkstoff im Mündungsteil des Rohlings in radialer Richtung in die Form 21a der Anschlussfläche 21, so dass der äussere Formteil 20 in wachsend festeren Eingriff mit dem Rohling kommt. Der nicht dargestellte Gegenhalter am anderen Ende des Rohlings wird aus seiner stützenden Lage beiseitegeschoben, wenn der Eingriff der Anschlussfläche 21 an dem entstehenden Vorformling 10a hinreichend gross genug ist, um die axial gerichteten Kräfte aufzunehmen. In der Ausführungsform, in der die Anschlussfläche 21 als Gewinde ausgebildet ist, werden am Beginn des beschriebenen Verlaufes die Gewindegänge des Mündungsteiles gebildet.
Der Rohling 10 wird nun von der Anschlussfläche 21 am äusseren Formteil 20 stabil festgehalten. Bei der weiteren axialen Verschiebung des inneren Formteiles 30 fördert die Kegelfläche 32 Material vom Mündungsteil' in axialer Rich-5 tung und damit zum anderen Ende des Rohlings, der für den zu blasenden Behälterteil bestimmt ist und längt den entstehenden Vorformling 10a.
Die Zylinderfläche 33 wird danach in den Mündungsteil des Rohlings geschoben und nimmt schliesslich seine io Endlage (Fig. 2) ein. In der Endlage liegen die beiden zylindrischen Passflächen 23 und 35 aneinander an. Die beiden gerundeten Flächen 34 und 22 bilden dabei einen gleichmäs-sigen Übergang untereinander. Dadurch wird auch eine weiche, abgerundete Form an der Mündungsfläche des aus dem 15 Rohling 10 entstandenen Vorformlings 10a geschaffen.
Nachdem der Vorformling 10a fertig ist, wird der innere Formteil 30 von Antriebsorganen in seine Ausgangslage zurückgefahren und der zweiteilige äussere Formteil 20 wird 2Q geöffnet, damit der Vorformling 10a herausgenommen werden kann.
Beim Formen des Mündungsteiles des Vorformlings 10a wird demnach Material vom Bereich für den Mündungsteil verschoben. Hierbei wird der Rohling 10 verlängert, 25 weshalb bei der Herstellung von Vorformlingen nach der Erfindung die Ausgangslänge für die Rohlinge kürzer als nach der früher verwendeten Technik zu wählen ist. Durch das Verschieben von Material vom Mündungsteil wird mithin die gesamte Materialmenge des Rohlings für den Vor-30 formling in optimaler Weise ausgenutzt. Praktische Versuche haben darüber Aufschluss gegeben, d'ass man beispielsweise für eine Flasche, die zum Aufbewahren von ungefähr 1 Liter Flüssigkeit vorgesehen ist, eine Werkstoffeinsparung in der Grössenordnung von 8-9% erzielt. Wenn man diese 35 Einsparung auf das eigentliche Mündungsteil bezieht nähert sich die Werkstoffeinsparung einem Wert von 30%.
In den Fällen, bei denen sich Probleme beim Befestigen des Mündungsteiles am Rohling 10 an der Anschlussfläche 21 des äusseren Formteiles 20 ergeben, wird die Reibung 40 zwischen dem Rohling und der Anschlussfläche 21 dadurch erhöht, dass in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch der Rohling mit einem Muster z.B. Riffelungen oder anderen herausragenden Teilen ausgebildet wird, das in ein Muster der Anschlussfläche 21 eingreift.
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2 Blätter Zeichnungen

Claims (10)

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1. Verfahren zum Herstellen eines Vorformlings (lOß) für einen Behälter mit einem Mündungsteil aus einem rohr-förmigen Rohling (10) aus thermoplastischem Material, unter Verwendung eines äusseren Formteiles (20) und eines dazu koaxialen inneren Formteiles (30), von denen der äussere Formteil (20) mit einem Oberflächenabschnitt (21) zur Bildung eines zum Eingriff in einen Behälterverschluss und/
oder zur Halterung des Rohlings im äusseren Formteil dienenden Verbindungsmittels versehen ist und der innere Formteil ein erstes und ein zweites konisches Teilstück (31, 32), deren Achsen mit der Achse des inneren Formteiles (30) zusammenfallen, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (10) in den äusseren Formteil (20) eingebracht wird und anschliessend der innere Formteil (30) und der äussere Formteil (20) durch eine relative axiale Verschiebung gegeneinander und zum Rohling (10) hin verschoben werden, dass dann bei Beginn der axialen Verschiebung der Formteile (20, 30) das erste konische Teilstück (31) eine erste Ausweitung des Mündungsteiles des Rohlings (10) bewirkt, bis dieser an den das Verbindungsmittel bildenden Oberflächenabschnitt (21) des äusseren Formteiles (20) anliegt, um einen Eingriff zu bewirken, und dass bei fortschreitender axialer Bewegung das zweite einen Konuswinkel von 6°-50° aufweisende Teilstück (32) des inneren Formteiles (30) in das teilweise ausgeweitete Mündungsteil eindringt, um den Innendurchmesser des Rohlings zusätzlich auszuweiten,
derart, dass die Ausweitung mindestens 10% beträgt und Material in radialer und axialer Richtung verschoben wird, um damit das äussere Formteil (20) ganz auszufüllen und den Vorformling (10a) axial zu verlängern.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Verlängerung des Vorformlings (10a) mittels des inneren Formteiles (30) zwischen den Formteilen (20, 30) ein Raum gebildet wird, der begrenzt wird durch die beiden konischen Teilstücke (31, 32), eine zylindrische Oberfläche (33) und einen Endflansch (36) des inneren Formteils (30) sowie durch eine innere zylindrische Oberfläche (101) und einen Dichtflansch (37) des äusseren Formteiles (20).
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endflansch (36) und der Dichtflansch (37) eine Dichtung für das Material bilden und dass jeder dieser Flansche (36, 37) eine gerundete Fläche (22, 24) aufweist, welche in die zylindrischen Oberflächen (101,
33) der jeweiligen Formteile (20, 30) übergehen, derart, dass der Mündungsteil am Vorformling (10a) eine gratfreie gerundete Stirnwand erhält.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (21) als Gewinde (21a) ausgebildet ist.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (21) Vorsprünge aufweist zur Bildung einer Fixierung für den Vorformling (10a).
6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite konische Teilstück (32) einen Konuswinkel von 10° einschliesst.
7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste konische Teilstück (31) einen Konuswinkel zwischen 0,5° und 4° aufweist.
8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beginn der Deformation des Rohlings die auf diesen einwirkenden Kräfte mit einem Gegenhalter absorbiert werden, und dass dieser Gegenhalter entfernt wird, wenn das innere Formteil (30) soweit in den Rohling (10) eingedrungen ist, dass der Eingriff erreicht wird.
9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Material Polyäthylenterephthalat, Poly-hexamethylenadipamid, Polycaprolactam, Polyhexamethy-lensebacamid, Polyäthylen-2,6- und -1,5-naphthalat, Poly-tetramethylen-l,2-dioxybenzoat oder Copolymere von Äthy-5 lenterephthalat und Äthylenisophthalat oder andere copolymere Kunststoffe verwendet werden, und dass das ausgewählte Material bei der Herstellung des Vorformlings unterhalb der Glasumwandlungstemperatur verarbeitet wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach 10 Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein äusseres Formteil (20) und ein dazu koaxiales inneres Formteil (30) aufweist, dass Antriebsmittel vorgesehen sind, um einen der Formteile (20, 30) zwischen einer äusseren Lage, bei welcher das innere Formteil (30) sich 15 im wesentlichen ausserhalb des äusseren Formteiles (20) befindet und einer inneren Lage, bei welcher das innere Formteil. (30) im wesentlichen vom äusseren Formteil (20) ummantelt ist zu verschieben, dass das äussere Formteil (20) dazu bestimmt ist, den im wesentlichen rohrförmigen Roh-20 ling (10) zu umhüllen und wenigestens an einem Endbereich desselben eng an dessen Aussenfläche anzuliegen, dass das äussere Formteil (20) in diesem Bereich eine griffige Fläche (21) zur Bildung des Verbindungsmittels aufweist, dass das innere Formteil (30) mit zwei konischen Teilstücken (31, 32) 25 versehen ist, wobei in der äusseren Lage die konischen Teilstücke (31, 32) gegen den äusseren Formteil (20) gerichtet sind, dass ein Abschnitt (33) des inneren Formteiles (30) zylindrisch ist und einen grösseren Durchmesser aufweist als die konischen Teilstücke (31, 32), dass dieser zylindrische 30 Abschnitt (33) benachbart zur griffigen Fläche (21) angeordnet ist, wenn sich das innere Formteil (33) in seiner inneren Lage befindet, dass der Abschnitt des inneren Formteiles (30) mit dem kleinsten Durchmesser dazu bestimmt ist, eng an der Innenfläche des Rohlings (10) anzuliegen, wobei der 35 innere Formteil (30) und der äussere Formteil (20), wenn sich der innere Formteil in seiner inneren Lage befindet, dazu bestimmt sind, einen Zwischenraum zu bilden, der kleiner ist als die Dicke des Rohlings (10) vor der Bildung des Mündungsteils, und dass Mittel vorgesehen sind, um 40 den Vorformling (10a) aus den Formteilen (20, 30) zu entfernen.
CH187379A 1978-03-02 1979-02-26 Verfahren zum herstellen eines vorformlings fuer einen behaelter. CH639314A5 (de)

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