DE2263785A1

DE2263785A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung duennwandiger kunststoffgegenstaende

Info

Publication number: DE2263785A1
Application number: DE2263785A
Authority: DE
Inventors: Bryant Edwards
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1973-07-12
Also published as: GB1406700A; JPS5620173B2; CA1011063A; JPS4873470A; DE2263785C2

Description

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. ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H, HaFCK ^zvh.-vuis. Vv. SCHMITZ Dipl. Ing. E. Graalfs hamburg-münchkn Dipl. Ing. ¥. Wehnert

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TKL. 3β 74 28" UND 3β 41 15

TELEGK. NBRISDAPATENT HAMBURG MÜNCHEN IS ■ MOZARTSTR. 23

TEL. 3 38 00 8β

TELEGR. NEGEI.APATENT MÜNCHEN

Hamburg, den 27. Dez. 1972

ILLINOIS TOOL WORKS INC. 2263785

8501 West Higgins Road
Chicago, Illinois 60631/USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dünnwandiger Kunststoffgegenstände

Die iipfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Eunststoffgegenständen im Jpritz-Mlasverfahren mit genau geregelten Wanddicken. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung kommen insbesondere bei der Herstellung verhältnismäßig dünnwandiger Kunststoffgegenstände zur Anwendung, bei denen die 'vanddicken außerordentlich wichtig sind. Die tCrfindung umfaßt ferner ein untergeordnetes Verfahren und eine Vorrichtung, um gewisse ineinandersetzbare Vorformen im Blasverfahren in nicht ineinanderfügbare, verhältnismäßig dünnwandige Behälter mit genau geregelten Wanddicken herzustellen.

In der Spritzformungstechnik, bei der die Fatrizenform

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durch einen unausgeglichenen Fluß des geschmolzenen, unter verhältnismäßig hohem Druck in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoffes einer Ablenkung unterworfen ist, werden im allgemeinen schadhafte Gegenstände hergestellt.

Bei der Blasformung von Kunststoffvorformen unter Verwendung von Blasformeinrichtungen wurde oft festgestellt, daß ungenaue Wanddicken entstehen, wenn die Vorform in die »Viederverformungsform geblasen wird. Derartige Behälter haben oft eine Wanddicke von 0,2 - 0,33 mm. Bei den bekannten opritz-31asformungseinrichtungen oder den bekannten Vorformen verwendenden Blasformungseinrichtungen verschiebt sich die Vorform während des Blasens oft auf der Patrizenform, was die Bildung defekter Behälter mit Löchern in einer Seitenwand oder mit einer extrem dünnen Wandung an einem Abschnitt und einer übermäßig dicken Wandung an einer anderen Stelle des Behälters zur Folge hat.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich in idealer V/eise zur Herstellung von dünnwandigen Bechern oder Behältern. Beim Blasverfahren derartiger Behälter werden vorgeformte Kunststoffgegenstände verwendet.

Mit der Erfindung werden die zuvor beschriebenen schwerwiegenden Probleme der bekannten opritz-Blasformungstechnik oder der Blasformungstechnik zur Herstellung dünnwandiger Kunststoffgegenstände, wie Becher oder Behälter überwunden. In der Praxis konnten mit der Erfindung in völlig unerwarteter V/eise Plastikgegenstände mit extrem genau geregelten Wanddicken hergestellt werden.

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Sei der Anwendung auf dem PeId der Spritz-Blasformungstechnik umfaßt das einzigartige Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung das Einspritzen von unter hohem Druck stehenden geschmolzenen Kunststoff durch die ikatrizenform in den Formhohlraum und in Umfangsrichtung um eine kleine, begrenzte Zone nahe der Spritzdüsenmündung einschließlich eines kleinen Umfangsabschnittes der Fatrizenform, um die Fatrizen- und die Matrizenform wirksam gegen relative Verschiebung zu verriegeln, während geschmolzener Kunststoff weiter in die übrigen größeren Abschnitte des Formhohlraums gedruckt wird. Die Erfindung umfaßt ferner das Umsetzen des vorgeformten, auf der Patrize befindlichen Gegenstandes in eineMatrizenblasform, um den vorgeformten Gegenstand in den fertigen Gegenstand aufzublasen. Bei den letzteren Schritten und der Vorrichtung wird die Patrizenform mit dem darauf befindlichen Vorformling so in die Matrizenform eingesetzt, daß die ursprünglich nahe der Spritzdüsenmündung befindliche kleine, begrenzte Zone unmittelbar benachbart zu einer Wand der Matrizenform liegt, so da3 der Vorformling beim Aufblasen in den fertigen Gegenstand daran gehindert wird, sich um die Fläche der Patrizenform zu verschieben.

Bei der Anwendung auf dem Feld der Balsformungstechnik wird der Vorformling mit einem kleinen, ringförmigen, auf der Innenseite liegenden Abschnitt hergestellt, dessen Achse im wesentlichen mit der Längsachse des Gegenstandes zusammenfällt. Ein Dorn mit der Innenform des Vorformlings ist vorgesehen, der em Ende einen in den ringförmigen Abschnitt

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des Vorformlings eingreifenden Stift aufweist. Der Dorn wird in die Matrizenform eingeführt, wobei der Stift am Ende des Dornes eine Stellung dicht benachbart an einer V/and der Matrizenform einnimmt. Beim Aufblasen des Vorformlings in den fertigen Gegenstand mittels unterschiedlichen Luftdrucks wird der Vorformling durch die Halterung des ringförmigen Abschnitts um den Stift des Dornes herum daran gehindert, sich gegenüber dem Dorn zu verschieben, so daß der fertige Gegenstand die gewünschte Form und W'anddicke aufweist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Einspritz-Blasformung oder Elasformung von Vorformlingen zur Herstellung verhältnismäßig dünnwandiger, hohler Kunststoffgegenstände mit genau geregelten //anddicken.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sollen nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines vorgeformten Kunststoffgegenstandes, der entsprechend dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellt ist oder verwendet wird;

Fig. 2 ein Teilquerschnitt einer Spritzform gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt der in Flg. 2 gezeigten Form;

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4 einen Querschnitt einer Blasformvorrichtung, die entsprechend dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellt ist;

Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 4, wobei jedoch der Kunststoffgegenstand teilweise aufgeblasen ist;

ji'ig. 6 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 4 und 5> wobei jedoch der Kunststoffgegenstand eine im wesentlichen fertige Form hat; und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des fertigen Kunststoff gegenstandes , der entsprechend dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellt ist.

Wenn die Erfindung in Verbindung mit einer Einspritz-Blasformungseinrichtung zur Anwendung kommt, ist ein äußerer oder iiatrizeneinspritzf ormteil vorgesehen, wie er bei 11 im Tei!querschnitt gezeigt ist. Der Patrizenformteil 12 wirkt mit dem Matrizenformteil 11 zusammen und bildet einen SOrmhohlraum zur Formung des Vorformlings, der bei 13 in Fig. 1 gezeigt ist. Die Matrizenform 11 kann aus einem oder mehreren Teilen bestehen.

Ss wird darauf hingewiesen, daß der Vorformling 13 lediglich eine Form eines vorgeformten Gegenstandes darstellt, der in vorteilhafter vjeise entsprechend dem Verfah-j?en und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar ist. Der Vorformling 13 bildet ein gutes Beispiel, da er einen Gegenstand darstellt,

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der eine beträchtlich größere Tiefe als Breite aufweist und der weiterhin eine Art Gegenstand darstellt, der im allgemeinen mit einer verhältnismäßig dünnen 'vandung hergestellt wird. Der Vorformling I3 ist im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet und weist eine Sodenwand 14 und eine aufwärts divergierende Seitenwand 15 auf, die mit einem Rand 16 am oberen Ende des Vorformlings endet.

Die Sinspritzformteile 11 und 12 wirken entlang einer .Ebene zusammen, die beispielsweise durch die Linie 17 in Fig· bestimmt ist, um einen Formhohlraum 18 zwischen sich zu begrenzen. Das mittlere untere Ende der iWatrizenform 11 ist mit einer Einspritzdüse I9 versehen, durch die geschmolzener Kunststoff unter verhältnismäßig hohen Drücken in den Formhohlraum 18 eingeführt wird. Die Patrizenform 12 is-t mit einem Stift 20 versehen, der sich axial zur Düse 19 und dicht benachbart dazu erstreckt. Der Formteil 12 dieser Ausführungsform ist.weiterhin mit einem sich abwärts erstreckenden, etwa ringförmigen, konischen unteren Wandabschnitt versehen, der den Stift 20 umgibt. Der konische Wandabschnitt

21 ist nicht wesentlich für die Erfindung; er kann irgendeine andere gewünschte Form haben.

Die Matrizenform 11 ist mit einem ringförmigen wandabschnitt

22 versehen, der wenigstens einen Teil des Stiftes 20 umgeben muß. Der Ringwandabschnitt 22 umgibt ferner die Einspritzdüse 19.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der geschmolzene Kunststoff, wenn er unter D?uck durch die Düse 19 in den Raum um den Stift 20 herum und innerhalb des Ringwandab&ebschnitts

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eingespritzt wird, im wesentlichen sofort den verhältnismäßig kleinen Ringraum um den Stift 20 herum ausfüllt. Diese Überlappung der Formteile an der Einspritzdüse verriegelt wirksam den Abschnitt 20 gegen radiale Verchiebung, wenn' der geschmolzene Kunstsoff weiter durch die anderen Abschnitte des Hohlraums eingespritzt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die anderen Abschnitte des Hohlraums 18, die axial und radial von der Einspritzdüse liegen, nicht gleichmäßig gefüllt werden brauchen. Die Einspritzformeinrichtung gemäß der Erfindung sieht eine genau geregelte Wanddicke eines geformten Gegenstandes vor, esseLdenn, daß die Formkonstruktion für den Gegenstand radial so unausgeglichen zur Einspritzdüse ist, da? radiale Abbiegungskräfte entstehen, die die Verriegelungskraft des geschmolzenen Kunststoffes, den Stift 20 und den Ringwandabschnitt 22 übersteigt.

Der nächste Verfahrensschritt gemäß der Erfindung hängt davon ab, ob die Sinspritz-Blastechnik zur Verwendung kommen soll oder ob der Vorformling 13 abgekühlt und vom Fatrizenformteil 12 für eine spätere Verwendung bei einer Blasformeinrichtung verwendet werden soll.

V/enn die Einspritztechnik zur Anwendung kommt, wird die Patrizenform 12 mit dem darauf befindlichen Vorformling von der Matrizenform 11 entfernt und in eine Blasform 30 eingeaetzt, wie sie im Teilquerschnitt in Fig. 4 gezeigt ist.

■.;enn der Vorformling 13 fir eine spätere Verwendung in einer laaform abgekühlt und von der Patrizenform 12 entfernt

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wird, wird der Vorformling 13 durch irgendwelche bekannten Mittel auf einen in Fig. 4 gezeigten Dorn 31 gesetzt. Die Form des Bornes 31 entspricht im wesentlichen der Außenform der Fatrizenform 12. Diese Form muß einensich abwärts erstreckenden Stift 32 oder ein Äquivalent dazu aufweisen, der innerhalb der Ausnehmung 33 in der Bodenwand 14 des Vorformlings 13 aufgenommen wird.

Der wichtige Unterschied in dem nachfolgend zu beschreibenden Verfahren und der Vorrichtung zwischen der Einspritz-Blastechnik und der Blasformungseinrichtung, die einen Vorformling 13 verwendet, besteht in der Heizvorrichtung für den Vorformling 13. Beim Einspritz-Blasverfahren wird der Vorformling 13 auf der Patrizenform 12 in die Matrizenblasform 30 umgesetzt, während der Vorformling 13 noch ausreichend warm zum Blasformen ist. Bei einem Blasformverfahren wird der Vorformling 13 auf den Dorn 31 gesetzt, der im allgemeinen eine elektrische Heizung 34 zur Erwärmung des Vorformlings 13 vor dem Einführen des Dornes 31 und des Vorformlings 13 in die Matrizenblasform 130 aufweist.

Die Matrizenblasform 30 weist eine Innenform auf, die der gewünschten Form des fertigen Gegenstandes entspricht. Die Patrizenform 12 oder der Dorn 31 mit dem darauf befindlichen Vorformling 13 muß so mit der Matrizenblasform 30 zusammenwirken, daß der Stift 20 der Patrizenform 12 oder der Stift 32 des Dornes 31 oder deren Äquivalente eine stellung dicht benachbart zur Innenfläche der Matrizenbla3form 30 einnimmt. 3ei der vorliegenden Ausführungsform weist die "k'atrizenblasform 30 eine Innenform zur Erzeugung nicht ineinander-

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setzbarer Behälter 35 auf, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist. 3s ist somit ersichtlich, da3 bei dieser Ausführungsform der .-Stift 20 der Patrizenform 12 oder der Stift 32 des Domes 31 dicht benachbart zur Bodenwand der Matrizenform

30 angeordnet ist, die der Bodenwand des fertig geblasenen Behälters 35 entspricht.

Bei der Blasformung des Gegenstandes 35 kommt zwischen dem Inneren und dem äußeren des Vorformlings 13 ein Differentialluftdruck zur Anwendung. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß durch die Wände der Matrizenblasform 30 ein Unterdruck auf den SOrmhohlraum oder ein Überdruck auf das Innere ^e= νorformlings 13 durc^ die Fatrizeiuorm ia Ouwx* den vorn

31 ausgeübt v.iru. ^ie i'igur·'? 4, 5 unu 6 zeigen eine benannte Anordnung zur Zuführung von Druckluft durch den Dorn 3t in das Innere des Vorformlings 13. Mehrere Luftkanäle 36 sind im Dorn 31 um die Heizung 34 heraum angeordnet. Weitere Luftkanäle 37, 38, 39 und 40 sind im Dorn 31 vorgesehen und erstrecken sich von jedem Kanal 36 zur Außenfläche des Domes 31. Der Luftkanal 41 erstreckt sich von der Außenfläche des Dornes 31 in den Hohlraum des Domes 31, in dem die Heizung 34 angeordnet ist. Der Dornhohlraum mündet in den Kanal 36. Jig. 5 zeigt einen teilweise aufgeblasenen Behälter 35» wobei zu bemerken ist, das infolge der Anordnung des Stiftes 32 und der Ringausnehmung 33 im Vorformling 13 letzterer daran gehindert wird, sich gegenüber der Fläche des Dornes 31 zu verschieben. Mit dem am Dorn 31» wie beschrieben, verriegelten Vorformling 13 werden die Seiten- und Bodenwand des Behälters 35 gleichmäßig und ordnungsgemäß in die gewünschte

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Form des Behälters 35» wie er in Fig. 6 gezeigt ist, aufgeblasen. Die Aanddicke des fertigen Behälters 35 ist genau geregelt.

Nachdem die Erfindung beschriebe»! worden ist, wird darauf hingewiesen, daß Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen von Fachleuten vorgenommen werden können, ohne von den in den Ansprüchen zum Ausdruck gebrachten Brfindungsgedanken abzuweichen.

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Claims

Patentansprüche

.1.) j Verfahren zur Herstellung verhältnismäßig dünnwandiger, hohler Kunststoffgegenstände mit geregelten Wanddicken unter Verwendung einer Einspritz-Blasformungseinrichtung, bei der der Patrizenteil der Einspritzform relativ zu dem Iviatrizenteil der Einspritzform abbiegbar ist, und bei der der spritzgeformte, auf dem Patrizenteil befindliche Vorformling einer Verschiebung beim Aufblasen des Gegenstandes in einer iUatrizenblasf orm mit der Form des fertigen Gegenstandes unterliegen kann, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Achtung eines geschmolzenen Kunststoffstromes in den Gpritzformhohlraum durch den Matrizenformteil der 3pritzform entlang der Achse, von der der Patrizenformteil der Spritzform ablenkbar ist;

weitere Sichtung des Stromes in einen beschränkten Raum, der den Einlaß des geschmolzenen Kunststoffstromes in den hohlraum umgibt und der einen sich axial erstreckenden Abschnitt des Patrizenformteils aufweist, bevor der Hohlraum zur Bildung des Vorformlings gefüllt wird;

Bewegung des Fatrizenformteils in eine Matrizenblasform, wobei der sich axial erstreckende Abschnitt des Patrizenspritzformteils unmittelbar an eine Innenfläche der I.iatrizenblasform angrenzt; und

Aufblasen des cpritzgeformten Vorformlings in die m deü fertigen Gegegnstandes.

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2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kunststoffgegenstand ein am oberen Ende offener Behälter ist, und daß die Sichtung des geschmolzenen Kunststoffstromes in den Spritzformhohlraum entlang der Längsrichtung der mittleren Achse des durch den Hohlraum begrenzten Behälters vom Boden desselben her erfolgt.
3.) Verfahren zur Herstellung verhältnismäßig dünnwandiger, hohler Kunststoffgegenstände mit geregelten IVanddicken in einer Elasformeinrichtung unter Verwendung eines Vorformlings, der beim Aufblasen in einer Matrizenblasform, die die Form des fertigen Gegenstandes hat, einer Verschiebung auf dem Patrizendorn unterliegen kann, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Formung des Vorformlings mit einer mittleren Ausnehmung in einer Wand desselben, die zum Inneren des Vorformlings hin offen ist;

Ausbildung des Domes mit der Innenform des Vorformlings einschließlich eines Vorsprungs am Dorn, der in die Ausnehmung eingreift und Aufsetzen des Vorformlings auf den Dorn;

Erwärmung des Vorformlings auf einen zum Blasen geeigneten Zustand;

Einführung des Domes mit dem darauf befindlichen Vorformling in eine Matrizenblasform, wobei der Vorsprung am Dorn eine Stellung unmittelbar angrenzend an eine Innenfläche der Matrizenblasform einnimmt;

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und Aufblasen des Vorformlings in die Form des fertigen Gegenstandes.
4.) Verfahren nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kunststoffgegenstand ein am oberen Ende offener Behälter ist, und da3 die Formung des Vorformlings mit einer mittleren, zum .Inneren des Vorformlings offenen Ausnehmung eine Formung des Behälters ist, bei der die mittlere Ausnehmung in der Eodenwand des Behälters gebildet ist und sich zum Inneren desselben hin Öffnet.
5.) Einspritz-31asvorrichtung zur Herstellung verhältnismäßig dünnwandiger, hohler Kunststoffgegenstände mit geregelten Wanddicken, gekennzeichnet durch einen Fatrizenspritzformteil (12), der mit einem fatrizenspritzformteil (11) zusammenwirkt, um einen Formhohlraum (18) zu begrenzen, der der Form eines Vorformlings (13) entspricht, wobei der Patrizenformteil gegenüber dem Matrizenformteil ablenkbar ist, eine im Matrizenformteil (11) vorgesehene Einspritzdüse (19) zur Einführung von geschmolzenem Kunststoff unter Druck in den Hohlraum (18), wobei die Düse so angeordnet ist, daß sie den geschmolzenen kunststoff auf die Achse richtet, von der der Patrizenformteil (12) radial abweichbar ist, ein am Fatrizenformteil (12) vorgesehener otift (20), der im wesentlichen auf der Achse innerhalb des Hohlraumes (18) liegt und unmittelbar an die Öffnung der Düse (19) in den Hohlraum angrenzt, einen ringförmigen, am iviatrizenformteil (11) vorgesehenen Vorsprung (22), der konzentrisch zu der Achse liegt und wenigstens einen Abschnitt aufweist, der den Stift (20) axial überlappt und umgibt,

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um die Anfangscharge jeglichen gecchmclaenen Kunststoffes aufzunehmen, der in den Hohlraum (18) gerichtet ist und wirksam die radiale Ablenkung des Patrizenformteils (12) gegenüber dem Latrizenformteil (11) zu verhindern, während der hohlraum (18) mit geschmolzenem Kunststoff unter Druck gefüllt wird, eine äiatrizenb lasform (30) mit einer dem fertigen Gegenstand entsprechenden Innenform, die mit dem Fatrizenspritzformteil (12) und dem darauf befindlichen spritzgeformten Vorformling (13) zusammenwirkt, wobei der Fatrizenspritzformteil (12) und die Latrizenblasform (30) so ausgebildet sind, da3 der otift (20) des Fatrizenspritzformteils (12) während des Aufblasens des Vorformlings (13) in den fertigen Kunststoffgegenstand eine otellung im wesentlichen unmittelbar an eine Innenfläche der Matrizenblasform angrenzend einnimmt.
6.) Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Patrizen- und der LIatrizenspritzformteil (12 bzw.11) einen Hohlraum (18) begrenzen, der die Form eines Behälters mit einer Bodenwand (14) und einer nach oben zu einem offenen oberen Rand (16) hin divergierenden Seitenwand (15) aufweist, und daß die Achse die mittlere Längsachse des Behälters ist.
7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da3 die Latrizenblasform (30) eine Innenform entsprechend nicht ineinandersetzbarer Behälter (35) aufweist, die eine Bodenwand und einen oben offenen Rand auf v/eisen, und daß die Innenfläche der Matrizenblasform (30) die Bodenwand des Behälters bestimmt.

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8.) Vorrichtung zur Blasformung verhältnismäßig dünnwandiger, hohler Kunststoffgegenstände mit geregelter Wanddicke unter Verwendung von vorgefertigten Kunststoffvorformlingen, die in einer Wand eine mittlere Ausnehmung aufweisen, die zum Inneren des Vorformlings hin offen ist, gekennzeichnet durch einen der Innenform des Vorformlings (13) entsprechenden Dom (31) niit einem Vorsprung (32), der in die Ausnehmung (33) eingreift, wenn der Vorformling (13) auf den Dorn (31) aufgesetzt wird und eine Matrizenblasform (30), deren •Innenform der Außenform des Gegenstandes (35) entspricht, und da3 der Dorn (3I) und die Matrizenblasf orm (30) zusammenwirken, um den Vorformling (13) in die !form des Gegenstandes (35) aufzublasen, wobei der Vorsprung (32) eine Stellung im wesentlichen unmittelbar angrenzend an eine Innenfläche der Latrizenblasform (30) einnimmt.
9.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da3 das Innere des Vorformlings (13) und der Dorn (31) kegelstumpf förmig ausgebildet sind, und daß der Vorsprung (32) an der Fläche des Bornes (31) vorgesehen ist, die der Spitze des Kegels zugekehrt ist.
10.) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenblasform (30) eine Innenform entsprechend nicht ineinandereetzbarer behälter (35) aufweist, die eine -odenwand und einen oben offenen Hand aufweisen, und daß die Innenfläche der latrizenblasform (30) die bodenwand des .e Vi It era "bestimmt.

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