CH664115A5

CH664115A5 - Behaelter.

Info

Publication number: CH664115A5
Application number: CH1109/84A
Authority: CH
Inventors: Claes Torsten Nilsson; Kjell Mosvoll Jakobsen
Original assignee: Petainer Sa
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1984-03-06
Publication date: 1988-02-15
Also published as: IT8467227A1; SE8301291D0; FR2542250A1; GB8406184D0; DE3408740C2; GR81928B; FR2542250B1; GB2137921B; US4584158A; DE3408740A1; NL8400683A; JPS59207218A; BE899108A; ATA79184A; AT390398B; CA1220605A; AU568840B2; AU2531284A; ES8500807A1; MX160637A

Description

BESCHREIBUNG

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines temperaturstabi-len, biaxial orientierten Behälters, ausgehend von einem Rohling aus Thermokunststoff, und näher bestimmt darauf, in einer ersten Formungsphase, bei der der Rohling in einer Form angeordnet ist, den Rohling in seiner Axialrichtung zu verlängern und anschliessend in einer zweiten Formungsphase den durch die Streckung des Rohlings erhaltenen Vorformling bis zum Anliegen gegen die Formwände zu expandieren, wobei diese Expansion zu einem Zeitpunkt und/oder mit einer Geschwindigkeit der Expansion stattfindet, der und/oder die einen Abschluss der durch die Werkstofftemperatur bedingten Längenverminderung mit sich führt, bevor der Werkstoff mit den Wänden der Form in Berührung kommt.

In vielen Zusammenhängen besteht ein Bedarf an Behältern aus Kunststoff, bei denen sich die Form des Behälters

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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 Temperaturstabilität 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 Patentschrift US 3 733 309.

In jüngster Zeit wurde auch eine neue Technik präsentiert, siehe z.B. die englische Patentschrift GB 2 092 943, gemäss der man aus einem in der Hauptsache amorphem 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, der mit der Form des Mündungsteils 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 englische Patentschrift GB 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 Patentschrift US 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 andauern 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 ent-

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■ sprechende Füllmenge, der nach der im vorhergehenden Absatz beschriebenen Technik hergestellt worden ist.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Behälters, der aus in Axialrichtung des Behälters orientiertem Werkstoff besteht, wobei zumindest der Werkstoff im Behälterkörper in Umkreisrichtung des Behälters orientiert ist. Der gemäss der Erfindung hergestellte Behälter ist ausserdem bei bestimmten Anwendungen der Erfindung temperaturstabil. 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.

Bei Anwendung der Erfindung wird gemäss einer Ausführungsform derselben ein Rohling nach Erhitzen desselben auf eine Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG in einer Blasform angeordnet. Über eine mechanische Vorrichtung, z.B. einen Dorn, wird (zur Bildung des Vorformlings) der beim späteren Behälter den Halsteil und Körper bildende Werkstoff des Rohlings 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 Werkstoffs bis zum Eintreten des Fliess-zustandes annehmen würde. Die Strecklänge ist ausserdem so abgestimmt, dass die Länge des gestreckten Werkstoffs, nach dessen freiem Schrumpfen bei einer niedrigsten Temperatur entsprechend der höchsten für den Behälter angegebenen Einsatztemperatur, mit der Profillänge der entsprechenden Werkstoffabschnitte beim geformten Behälter übereinstimmt.

Nach der Streckung erfolgt eine Rückstellung des Dorns in eine Stellung, die das oben beschriebene Schrumpfen des Werkstoffs erlaubt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass der aus dem gestreckten Rohling gebildete Vorformling eine sehr geringe Werkstoffschrumpfung aufweist und während des Schrumpfens des Werkstoffs 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 Werkstoffs abgeschlossen wird, einzustellen und auf dieser Temperatur zu halten. Die Abmessungen von Dorn und Rohling werden dabei hauptsächlich so gewählt, dass auf der Innenfläche des Rohlings bei der Einführung des Dorns in den Rohling keine Riefen gebildet werden, da solche Schäden die Oberflächengüte des geformten Behälters beeinträchtigen würden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Expansion durch die Zufuhr eines erhitzten Druckmediums um sicherzustellen, dass der Werkstoff für ausreichend lange Zeit auf der erhöhten Temperatur gehalten wird, damit das Schrumpfen des Werkstoffs zum Abschluss kommen kann, wobei diese Temperatur der höchsten für den Behälter angegebenen Einsatztemperatur entspricht.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind die Formwände auf eine Temperatur oberhalb der Glas3

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umwandlungstemperatur TG des Werkstoffes erhitzt. 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 Expansionsvorgangs in Umkreisrichtung gebildeten Spannungen auszulösen und den Werkstoff in dem beim Blasformen gebildeten Behälter zu stabilisieren.

Im Anschluss an das oben angegebene Verfahren sei darauf hingewiesen, dass es sehr wohl denkbar ist, dass die Werkstoffschrumpfung in der Streckrichtung gleichzeitig solange 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 Werkstoffs 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 Werkstoffs in der späteren Umkreisrichtung stattfindet oder die Expansion mit einer derart niedrigen Geschwindigkeit durchgeführt wird, dass die Schrumpfung des Werkstoffs 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 Werkstoffs bis zum Anliegen gegen die Wände der Blasform beginnt.

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 Expansionsvorgangs schrittweise abfällt. Ausserdem werden bei gewissen Anwendungen mit dem Innern des Vorformlings kommunizierende Druckgefässe mit veränderlichem Inhalt und/oder Druck angewendet. Die Veränderung des Inhalts und/oder Drucks wird zur Steuerung der Ausblasgeschwindigkeit des Vorformlings benutzt. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung kommt mehr als ein Druckgefass zum Einsatz, wobei das erste Druckgefass mit dem Innern des Vorformlings verbunden wird, um ein teilweises Ausblasen des Vorformlings in den Behälter zu bewirken. Wenn das Schrumpfen des Werkstoffs im grossen ganzen oder vollständig zum Abschluss gekommen ist, wird das nächste Druckgefass mit den Innern 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 Verformlings 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 Werkstoffs 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 Werkstoffs 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 Werkstoffs erhält. Weiterhin ist der Behälter temperaturstabil bis zu einem Temperaturbereich entsprechend der Temperatur, bei der das Schrumpfen des Werkstoffs 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 nähere Beschreibung der Erfindung erfolgt im Anschluss an eine Anzahl von Abbildungen, wobei:

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

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

Abb. 3 den entsprechenden Längsschnitt nach Schrumpfen in Axialrichtung des gestreckten Rohlings zeigt;

Abb. 4 den entsprechenden Längsschnitt während des Umformens des Vorformlings und während der Bewegung des Bodenteils in Richtung zum Mündungsteil des Vorformlings zeigt;

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

Abb. 6 ein Beispiel für einen hergestellten Behälter zeigt;

Abb. 7 — 9 einen den Längsschnitten gem. Abb. 2, 3 und 5 entsprechenden Längsschnitt einer Blasform mit einer hauptsächlich sphärischen Formfläche im Bodenteil zeigen;

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

In Abb. 1 — 5 erkennt man zwei in den Pfeilrichtungen A, B in eine und aus einer in den Abbildungen dargestellten Stellung bewegliche Formhälften 10a, b. Die Formhälften 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 (Abb. 1) und einer oberen Stellung (Abb. 5) verschoben werden. In der oberen Stellung bildet der Bodenteil 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 Dornführung 50 zusammenwirken. Auch in den Greiforganen sind Kanäle 31 für den Transport von Flüssigkeit zur Temperaturregelung vorhanden. Die Formwände der Blasform tragen in den Abbildungen das Bezugszeichen 34.

Ein Dorn 15 mit einer äusseren Begrenzungsfläche 54 ist zwecks Verschiebung durch Antriebsorgane (in den Abb. nicht abgebildete) in Axialrichtung der Blasform angeordnet. wobei der Dorn in der Dornführung 50 gleitet. Im obe5

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ren Teil ist der Dorn mit einem einstellbaren Anschlag 51 versehen, der in der unteren Stellung des Dorns gegen die Anschlagfläche 52 der Dornführung anliegt. Mit dem einstellbaren Anschlag 51 lässt sich somit der Hub des Dorns auf ausgesprochen einfache Weise regeln. Der Dorn ist zudem mit Flüssigkeitskanäle 53 zur Temperatureinstellung des Dorns und darüberhinaus mit einem Hauptkanal 14 für ein Druckmedium versehen, das über die Seitenkanäle 32 zur Dornoberfläche und damit zum inneren Raum des Vorformlings strömt. Den unteren Abschluss des Dorns bildet eine Formungsfläche 16.

Die Abb. 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 Abb. 2 ist ein Vorformling 20 mit der Länge Si erkennbar, wobei der Vorformling durch Strecken in Axialrichtung des Rohlings 40 gebildet worden ist. Der in Abb. 3 dargestellte Vorformling 20a ist durch Erhitzen in seiner Axialrichtung geschrumpft und hat dabei die Länge S2 angenommen, während Abb. 4 den Vorformling 20b während des Umformens in den Behälter zeigt. In Abb. 5 befindet sich der geformte Behälter 21 noch immer in der Blasform, während Abb. 6 den gleichen Behälter nach Herausnahme aus der Blasform zeigt. Der Behälter hat eine axiale Länge s3, 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 Abb. 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 Abbildung geben die Bezugszeichen ri und di 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 Werkstoff-dicke di im Halsteil ungefähr dem Verhältnis zwischen Radius ri des Halsteils und Radius r des Behälterkörpers entspricht. Der Halsteil besteht aus monoaxial orientiertem Werkstoff und der Behälterkörper aus biaxial orientiertem Werkstoff.

In Abb. 7—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 Abb. 10 zeigt eine Ausführungsform einer Blasform, bei der gemäss der Erfindung der Hauptkanal 14 des Dorns 15 mit Druckgefässen 37a, b für ein Druckmedium verbunden ist. Der Anschluss erfolgt über die Verbindungsleitung 38, die mit Absperr- und Öffnungsventilen 39 versehen ist. Ansonsten stimmt diese Abbildung mit Abb. 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 Abb. 1 dargestellte Stellung gebracht. Die vorgenannten (nicht abgebildeten) Antriebsorgane verschieben danach den Dorn 15 in die in Abb. 2 oder 7 gezeigte Stellung, wobei der Rohling in seiner Axialrichtung gestreckt und der Vorformling 20 aus ge664115

strecktem Werkstoff gebildet wird. Hierbei wird vorausgesetzt, dass der Vorformling 20 gem. Abb. 7 aus einem Rohling geformt worden ist, der in einer Blasform entsprechend der in Abb. 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 Werk-stoffverlängerung 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 Dorns eine gewisse Berührung erreicht, was mit sich führt, dass der gestreckte Werkstoff beim gebildeten Vorformling 20 schnell die Temperatur des Dorns annimmt. Der Dorn ist für eine Temperatur eingestellt, die in der Regel oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG des Werkstoffs liegt, was in einer Abnahme der Länge des gestreckten Werkstoffs resultiert. Während der Werkstoffschrumpfung wird der Dorn 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 anderen 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 Umformen des durch Schrumpfen gebildeten Vorformlings 20a muss deshalb bei einer Temperatur erfolgen, die über der Temperatur liegen, 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 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

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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 Abb. 10 dargestellten Druckgefasse 37a, b benutzt. Die Menge Druckmedium im jeweiligen Druckgefass, 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 Druckgefass 37a dem Innern des Vorformlings zugeleitet, wobei sich der Vorformling ausweitet und die in Abb. 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 Druckgefass 37b zugeleitet, wobei die Endformung des Behälters erfolgt.

Aus den Abbildungen 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 Dorns 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 Dorn als auch Bodenteil der Blasform wird dabei der Werkstoff für den späteren Bodenteil auf die gewünschte Formungstemperatur eingestellt, wobei in gewissen Anwendungsfallen auch eine thermische Kristallisation des Werkstoffs erreicht wird.

In den Abbildungen 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 Querschnittsfor-men 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 Poly-hexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyhexamethy-len-Sebacamid, Polyäthylen-2,6- und 1,5-Naphthalat, Poly-tetramethylen-l,2-Dioxybensoat und Copolymere aus Äthy-lenterephthalat, Äthylenisophthalat und auch andere Polymerkunststoffe wie Polycarbonat.

Über obenstehende Beschreibung hinaus geht die Erfindung auch aus beiliegenden Patentansprüchen hervor.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

664115 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Bildung eines temperaturstabilen Behälters aus Thermokunststoff, ausgehend von einem Rohling mit einem Verschluss am einen Ende, wobei der Rohling, nach Erhitzen des Werkstoffes im späteren Behälterkörper auf eine Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG des Werkstoffs, zwecks Bildung des Behälters zum Anliegen gegen Formwände umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Formungsphase der Rohling (40) zum Erreichen einer von der Verlängerung, Werkstofftemperatur und angewandten Streckgeschwindigkeit abhängigen bestimmten axialen Orientierung in seiner Axialrichtung verlängert wird und der gestreckte Werkstoff bei weiterhin erhöhter Temperatur bis zum Anliegen gegen die Formwände (34) expandiert wird, wobei der Zeitpunkt für die und/oder die Geschwindigkeit der Expansion so gewählt werden, dass die durch die Werkstofftemperatur bedingte Verminderung der Länge des gestreckten Werkstoffs abgeschlossen wird, bevor der Werkstoff mit den Wänden der Form in Berührung kommt.

2. Verfahren gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling (20a) gegen Formwände (34) expandiert wird, deren Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur TG des Werkstoffs liegt und/oder der Vorformling (20a) durch die Einführung eines erhitzten Druckmediums expandiert wird.

3. Verfahren gemäss Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling durch einen im Innern des Rohlings angeordneten Dorn (15) verlängert wird, wobei sich der Dorn zwecks Verlängerung des Rohlings in Axialrichtung des Rohlings bei Anliegen gegen die innere Begrenzungsfläche (43) des Verschlusses (41) des Rohlings bewegt und/oder die innere Begrenzungsfläche (44) des Vorform-lings während des Schrumpfens des gestreckten Werkstoffs gegen die Aussenfläche (54) des Dorns anliegt.

4. Verfahren gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche (54) des Dorns eine Temperatur oberhalb der höchsten für den späteren Behälter vorgesehene Einsatztemperatur und dabei vorzugsweise eine Temperatur hat, die die vorgesehene höchste Einsatztemperatur um mindestens 2 °C übersteigt.

5. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 4, 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 Wände (34) der Blasform (12) expandiert werden.

6. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verminderung der Länge beim gestreckten Werkstoff vor der Expansion des Vorform-lings (20) bis zum Anliegen gegen die Formwände (34) abgeschlossen wird und/oder die Expansion bei einer Temperatur über der Temperatur stattfindet, bei der die Verminderung der Länge des gestreckten Werkstoffs erfolgt.

7. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Vorformlings (20) vor dem Schrumpfen, die Länge des geschrumpften Vorformlings (20a) und die Profillänge des späteren Behälters (21) so aufeinander abgestimmt werden, 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 übereinstimmt.

8. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Expansion des Vorformlings (20a) in Umkreisrichtüng 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.

9. Verfahren gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Expansion des Vorformlings (20a) in Umkreisrichtung ein unter Druck stehendes Medium von mehr als einem Druckgefass (37) benutzt wird, wobei das erste Druckgefass (37a) mit dem Innern des Vorformlings (20a) zur Erreichung einer teilweisen Ausblasung des Vorformlings verbunden wird und das darauffolgende Druckgefass (37b), nach in der Hauptsache abgeschlossenem Schrumpfen des Werkstoffs in Axialrichtung des Vorformlings mit dem teilweise expandierten Vorformling verbunden wird.

10. Blasform zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 1, unter anderem bestehend aus zu- und voneinander verschiebbaren Formteilen, einem zwischen einer unteren und einer oberen Stellung beweglichem Bodenteil, wobei die Formteile bei engster Stellung zueinander und dem Bodenteil in der oberen Stellung den Formungsraum der Blasform bilden, und wobei ein Dorn zur Verschiebung in axialer Richtung der Blasform bei Anliegen gegen den Verschluss eines Rohlings angeordnet ist, um eine axiale Verlängerung des Rohlings zwecks Bildung eines Vorformlings mit einer die axiale Länge des Formungsraums der Blasform übersteigenden Länge zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn eine äussere, säulenförmige Begrenzungsfläche (51) aufweist, die zumindest in dem Teil des Dorns, der durch die Mündung (22) des Rohlings (40) geführt wird, einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, der in der Hauptsache mit dem entsprechenden Querschnitt der inneren Begrenzungsfläche beim Rohling (40) beziehungsweise beim Vorformling (20, 20a) übereinstimmt, und dass der Dorn (15) mit Kanälen (53) zum Transport von Flüssigkeit zur Einstellung der Temperatur der äusseren Begrenzungsfläche (54) des Dorns versehen ist.

11. Blasform gemäss Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die äussere Begrenzungsfläche des Dorns (15) einmündende Kanäle (33) mit einem oder mehreren Druckgefässen (37) verbunden sind, wobei der Inhalt jedes einzelnen Druckgefässes auf den Formungsraum der Blasform abgestimmt ist, um bei der Druckbeaufschlagung des Vorformlings diesen mit einer Geschwindigkeit und/oder in eine Form (Kontur) zu expandieren, die sicherstellt, dass die aufgrund der erhöhten Werkstofftemperatur bei dem in Axialrichtung gestreckten Werkstoff des Vorformlings stattfindende Verminderung vor Anliegen des Werkstoffes gegen die Wände (34) der Blasform zum Abschluss kommt.