DE2540930C2

DE2540930C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines flaschenförmigen Behälters

Info

Publication number: DE2540930C2
Application number: DE2540930A
Authority: DE
Inventors: Kjell Mosvoll Hjallese Jacobsen
Original assignee: PLM AB
Current assignee: Rexam AB
Priority date: 1974-09-24
Filing date: 1975-09-13
Publication date: 1987-01-08
Also published as: NL7510660A; US4387815A; NL183504B; FR2285978A1; US4264558A; JPS60148441A; IT1047445B; FR2285978B1; US4485134A; JPH0413216B2; DE2540930A1; JPH036061B2; BE833598A; SE7411960L; ES441413A1; DK158144B; JPS625781B2; JPS6192825A; DK158144C; GB1523146A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines formbeständigen, flaschenförmigen Behälters aus einem Rohling, der aus einem hauptsächlich amorphen thermoplastischen Polymermaterial besteht, das insbesondere aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylenterephthalat, Polyhexamethylenadipinsäureamid, Polycaprolactam, Polyhexamethylensebazinsäureamid, Polyethylen-2,6- und 1,5-naphthalat, Polytetramethylen-1,2- dihydroxybenzoat und Copolymeren von Ethylenterephthalat und Ethylenisophthalat besteht, wobei der Rohling in eine Form eingebracht wird, deren innere Abmessungen und Formen der äußeren Form des herzustellenden Behälters entsprechen, wobei der Rohling anschließend bei einer erhöhten Temperatur durch Aufblasen so expandiert wird, daß er an der Form anliegt und wenigstens ein Teil seines zylindrischen Hauptteils durch biaxiale Reckung biaxial orientiert wird, und wobei eine anschließende Wärmebehandlung durchgeführt wird.
Aus Kostengründen möchte man unter Druck stehende Güter, Konserven, Milch und milchähnliche Produkte nicht in Glas- oder Metallbehältern und -flaschen aufbewahren, sondern in Kunststoffbehältern. Dabei treten aber besondere Probleme auf, wenn der Inhalt unter Druck steht oder aber der Behälter mit dem Füllgut erwärmt wird oder erwärmt werden muß (zum Beispiel zum Sterilisieren, Pasteurisieren oder, falls die Befüllung erfolgt, wenn das einzufüllende Material heiß ist). Sollen die Behälter als Mehrwegbehälter verwendet werden, so müssen sie bei hohen Temperaturen für die Wiederverwendung gereinigt werden.
Bei den genannten Arten der Erwärmung neigen aber die vorbekannten Behälter dazu, zu schrumpfen und/oder ihre Form zu verlieren, so daß sie für die genannten Zwecke kaum oder gar nicht verwendet werden können. Dies ist auch bei Behältern der Fall, die bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zwar einer Wärmebehandlung unterzogen werden (DE-AS 20 62 283), durch die versucht werden soll, die bei der Herstellung des Behälters "eingefrorenen" Spannungen zu beseitigen, damit der Behälter bei späterer Erwärmung seine Formgebung nicht mehr ändert. Ein auch bei höheren Temperaturen nachher formstabiler Behälter, insbesondere wenn es sich um dünnwandige Kunststoffbehälter handelt, die man wegen des hohen Kunststoffpreises anstrebt, läßt sich aber durch die konventionelle Wärmebehandlung nicht erhalten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Herstellungsverfahren für blasgeformte Flaschen aus Kunststoff so zu verbessern, daß die hergestellten Flaschen auch formstabil höheren Drücken widerstehen können, wenn sie beim Gebrauch auf Temperaturen bis zu 100°C erwärmt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Wärmebehandlung mit innerem Überdruck des Behälters durchgeführt wird, während der Behälter von einer Form umschlossen ist, deren innere Abmessungen und Formen der äußeren Form des herzustellenden Behälters entsprechen, und daß die Wärmebehandlung so durchgeführt wird, daß die inneren Spannungen im biaxial orientierten Teil beseitigt werden und der weniger stark gereckte Teil des Behälters, der amorph geblieben ist, wenigstens teilweise kristallisiert.
Die Erfindung geht davon aus, daß der Kunststoff des Behältermaterials sich in fünf Zuständen befinden kann.
Im ersten Zustand ist der Kunststoff starr, hart und formstabil, aber etwas spröde. Der ungefärbte Werkstoff ist milchweiß und undurchsichtig. Diese Eigenschaften ändern sich nur in geringem Ausmaße mit der Temperatur. Messungen zeigen, daß das Material in der Nähe des Schmelzpunktes von 255°C weiterhin im großen gesehen seine vorgenannten Eigenschaften beibehält. Das Material wird in diesen Zustand überführt, wenn es vom geschmolzenen Zustand ohne beschleunigtes Kühlen erstarrt. Dabei kristallisiert das Material, wobei sich das klare Aussehen im geschmolzenen Zustand in das genannte milchweiße Aussehen verändert. Das Material kann auch aus dem nachstehend beschriebenen zweiten Zustand in diesen Zustand überführt werden. Dies erfolgt in der Form, daß das sich im Zustand 2 befindende Material auf eine ungefähr 100°C übersteigende Temperatur erwärmt und eine bestimmte Zeit auf dieser Temperatur gehalten wird, wobei das Material kristallisiert. Bei 140°C erfolgt die Kristallisation sehr schnell.
Im zweiten Zustand ist das Material etwas weniger starr, hart und formstabil als im ersten Zustand. Dafür ist es aber etwas zäher. Es ist ferner völlig klar und durchsichtig. Bei Erwärmung erweicht das Material bereits bei ungefähr 70°C und nimmt einen gummiähnlichen Charakter an. Dieser Zustand kann für längere Zeit bei 100°C beibehalten werden, ohne daß das Material sich verändert. Erhöht man die Temperatur aber weiter, so beginnt das Material zu kristallisieren und wird damit in den Zustand 1 überführt. Das Material wird in den zweiten Zustand überführt, wenn es vom geschmolzenen Zustand schnell auf eine Temperatur von 100°C oder darunter abgekühlt wird, wobei das Material in dieser kurzen Zeit nicht kristallisieren kann. Das Material kann in diesen zweiten Zustand auch aus dem nachstehend definierten dritten Zustand überführt werden. Dies geschieht, wenn das Material, das sich im Zustand 3 befindet, auf eine Temperatur von 70°C oder darüber erwärmt wird, wobei die Temperatur jedoch ca. 100°C nicht überschreiten darf.
Im dritten Zustand hat das Material entsprechende Eigenschaften wie im Zustand 2, abgesehen vom Verhalten bei Erwärmung auf den Temperaturbereich zwischen ca. 70°C und 100°C. Wie das Material sich dabei verhält, wird weiter unten näher beschrieben. Das Material wird in diesen dritten Zustand vom Zustand 2 überführt, wenn das Material, das sich im Zustand 2 befindet, auf eine zwischen 70°C und 140°C liegende Temperatur erwärmt und danach bei dieser Temperatur auf maximal das 1,3- bis 1,5fache seiner ursprünglichen Längenausdehnung gestreckt wird. Im gestrecken Zustand wird danach das Material auf eine unter 70°C liegende Temperatur abgekühlt. Hierbei prägt man dem Material innere Spannungen auf, die zur Folge haben, daß das Material bei einer erneuten Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 70°C und 140°C auf die Längenausdehnung schrumpft, die es vor dem Strecken hatte.
Befindet sich das Material im Zustand 3 und wird es auf 140°C oder mehr während einer ausreichend langen Zeit erwärmt, so geht es zunächst in den Zustand 2 über, sobald die Temperatur 70°C durchläuft, und danach in den Zustand 1, wenn die Kristallisation weiterhin erhöhter Temperartur beginnt. Erfolgt die Erwärmung unter beibehaltener Streckung des Materials, tritt auch in diesem Falle die Kristallisation auf, und das Material geht auch in diesem Fall in den Zustand 1 über, wird aber hierbei seine größere Längenausdehnung beibehalten.
Im vierten Zustand ist das Material vollkommen klar und durchsichtig. Es ist sehr zäh und darüber hinaus verhältnismäßig stark und formstabil. Das Material behält seine Klarheit auch bei Erwärmung auf sehr hohe Temperaturen, ja sogar bis auf Temperaturen, die in der Nähe des Schmelzpunktes des Materials liegen, der für die hier angesprochenen Materialien 255°C beträgt. Wenn das Material auf Temperaturen über 70°C erwärmt wird, erfolgt ein gewisses geringfügiges Zusammenziehen des Materials, und zwar dadurch, daß die elastische Streckung verschwindet, die plastische jedoch weiterhin bestehen bleibt.
Das Material wird in diesem Zustand durch ein Verfahren überführt, das dem Verfahren entspricht, das zur Überführung des Materials in den Zustand 3 verwendet wird. Es soll sich zunächst im Zustand 2 befinden und auf eine zwischen 70°C und 140°C liegende Temperatur erwärmt werden und anschließend um das mehr als 1,5fache seiner ursprünglichen Länge gestreckt werden, während es sich noch immer bei der genannten Temperatur befindet. Danach wird das Material auf eine unter 70°C liegende Temperatur abgekühlt, während dessen es weiterhin gestreckt gehalten wird. Hierbei prägt man dem Material gewisse innere Spannungen auf, die zur Folge haben, daß das Material sich etwas zusammenzieht, wenn es erneut auf 70°C erwärmt wird. Diese Kontraktion hat jedoch einen geringeren Umfang als es dem vorherigen Strecken des Materials entspricht.
Im fünften Zustand wird das Material im großen und ganzen durch die gleichen Eigenschaften wie im vierten Zustand charakterisiert. Es ist vollkommen klar und durchsichtig, sehr zäh, verhältnismäßig stark und formstabil. Darüber hinaus behält das Material - im Gegensatz dazu, wenn es sich im Zustand 4 befindet - seine Form, wenn es erwärmt wird, und zwar auch dann, wenn die Erwärmung sehr weit getrieben wird, das heißt bis über 140°C.
Das Material wird in den Zustand 5 aus dem Zustand 4 überführt. Dies erfolgt dadurch, daß das Material, das sich im Zustand 4 befindet, während einer ausreichend langen Zeit - der Größenordnung von Sekunden bis Minuten - auf eine Temperatur über 140°C erwärmt wird und dabei gleichzeitig zur Beibehaltung seiner Form gezwungen wird. Hierbei werden die inneren Spannungen frei, die dem Werkstoff bei dessen Orientierung aufgeprägt wurden und die entsprechend dem Zustand 4 ein gewisses Zusammenziehen des Materials bei Erwärmung auf 70°C übersteigende Temperaturen ergeben.
Um das Material vom Zutand 3 in den Zustand 4 zu überführen, ist wie erwähnt, ein bestimmtes Strecken des Materials erforderlich. Bei diesem Strecken werden die Moleküle des Materials orientiert. Dabei kann das Strecken und Orientieren in mehr als einer Richtung vorgenommen werden, wodurch die Orientierung biaxial wird. Durch die biaxiale Orientierung erreicht man, daß die Festigkeit des Werkstoffes unabhängiger von der Richtung wird, in der die Beanspruchungen auftreten.
Es ist nun erstrebenswert, Behälter aus kristallisierbarem Polyesterkunststoff herzustellen, wobei sich das Material für die Behälter im Zustand 1 oder im Zustand 5 befindet. Hierbei sollte sich das Material im Bodenteil und Mündungsteil des Behälters im Zustand 1 befinden, während es sich in den übrigen Teilen des Behälters im Zustand 5 befindet. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht. Ein auf diese Weise hergestellter Behälter hat mithin eine sehr formstabile Mündung, an der eine Kapsel befestigt werden kann, einen formstabilen Boden, der gut innerem Überdruck ohne Formänderung widerstehen kann, wobei gleichzeitig die übrigen Teile des Behälters sehr schlag- und stoßfest sind. Außerdem ist dieser Behälter zum größten Teil klar und durchsichtig.
Der Behälter wird erfindungsgemäß in drei Schritten hergestellt. Im ersten Schritt wird ein Rohling so vorgeformt, daß das Material des Rohlings sich im Zustand 2 befindet. Im zweiten Schritt wird der Rohling zu einer Flasche erweitert, wobei der zyindrische Teil und Teile des Halses und Bodens sich im Zustand 4 befinden, während die restlichen Teile der Flasche sich im Zustand 2 oder 3 befinden. Im letzten Schritt werden dann die Teile der Flasche, die sich vorher im Zustand 4 befanden, in den Zustand 5 über führt, während die übrigen Teile der Flasche in den Zustand 1 überführt werden.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann der Rohling aus beispielsweise einem spritzgeformten Körper oder aus einer extrudierten Röhre bestehen, die bei ihrer Herstellung so schnell gekühlt worden ist, daß sich das Material im Zustand 2 befindet. Im zweiten Schritt wird der Rohling zu einer Blasformungsstation geleitet, wo er auf die Abmessungen erweitert wird, die die fertige Flasche haben soll. Das Erweitern erfolgt dabei bei einer Temperatur, die zwischen 70°C und 140°C liegt, das heißt, bei einer Temperatur, die über der Glasübergangstemperatur oder unter der Kristallisationstemperatur liegt. Ferner hat der Rohling solche Abmessungen, daß der zylindrische Teil sowie Teile des Halses und des Bodenbereiches der Flasche eine Streckung auf mindestens die 1,5fache Längenausdehnung erfahren. Anschließend wird die Flasche dann entweder zu einer neuen Station geleitet oder in der Station verbleiben, in der sie sich befindet. Mit einem solchen inneren Überdruck in der Flasche, daß sie gegen die Wandung der verwendeten Form gepreßt wird, wird die Temperatur am Werkstoff in der Flasche auf über 140°C - oder um es ganz allgemein auszudrücken über die Kristallisationstemperatur hinaus - während einer solchen Zeit erwärmt, daß die im Werkstoff eingefrorenen Spannungen frei werden. Die hierfür erforderliche Zeit liegt in der Größenordnung von Sekunden bis zu Minuten und zwar abhängig von der Temperatur, mit der gearbeitet wird. Auch vom verwendeten Material hängt diese Zeit ab. Die Teile des Materials in der Flasche, die wenigstens 1,5mal erweitert worden sind, sind auf diese Weise in den Zustand 5 überführt worden. Die übrigen Teile der Flasche befinden sich im Zustand 1. In der letzten Behandlungsstufe erfolgt danach eine Temperaturstabilisierung. Diese muß nicht unbedingt direkt nach dem Blasformen erfolgen. Vielmehr können die Behälter auch zunächst auf Raumtemperatur abgekühlt werden, um dann zu einem späteren Zeitpunkt der Temperaturstabilisierung unterzogen zu werden.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Rohling und eine aus dem Rohling hergestellte Flasche, und
Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung zur Erzeugung der Flasche.
In Fig. 1 ist ein Rohling 10 dargestellt, aus dem eine fertige Flasche 11 gebildet werden soll. Im Rohling ist ein Bereich 12 im Bodenteil gezeichnet, wo sich das Material bei bestimmten Herstellungsverfahren im kristallisierten Zustand befinden kann, das heißt im Zustand 1. An der fertigen Flasche sind drei verschiedene Bereiche gekennzeichnet, der Bereich D ₁, der den Mündungsteil und einen Teil des Halses umfaßt, der Bereich D ₂, der den restlichen Teil des Halses, den zylindrischen Teil der Flasche sowie einen Teil des Bodens umfaßt, und der Bereich D ₃, der hauptsächlich den zentralen Teil des Bodens einschließt.
In Fig. 2 ist ein Drehtisch 13 dargestellt, der mit vier Dornen 18, 19, 20, 21 bestückt ist. Jeder Dorn hat eine Anzahl von Temperierungskanälen 15 , durch die Temperierungsmittel fließen kann. Wenn ein Dorn sich in der Stellung befindet, die der Dorn 18 einnimmt, wirkt der Dorn mit einem Rohlingsformungsteil 16 und einer Spritzanordnung 17 mit einer Düse 14 zusammen. Wenn ein Dorn sich in der Stellung befindet, die der Dorn 20 einnimmt, wirkt er mit einer kalten Außenform 26 zur Formung der Flasche zusammen. Die Innenfläche der Außenform 26 entspricht dabei der Form der fertigen Flasche. In der Stellung, die der Dorn 21 einnimmt, wirkt dieser mit einer geteilten Außenform 22 zur Thermostabilisierung der Flasche zusammen. Die Außenform 22 ist mit Kanälen 25 für die Temperierungsflüssigkeit versehen. Die Ventile, die die Zufuhr der Temperierungsflüssigkeit regeln, die durch die Kanäle der Dorne und der Außenformen strömt, wie auch die übrigen äußeren Regel- und Steuereinrichtungen sind in der Figur nicht dargestellt. In der Figur ist auch eine fertiggeformte, aber nicht temperaturstabilisierte Flasche 23 und eine fertiggeformte und temperaturstabilisierte Flasche 24 dargestellt. Die mit den Dornen zusammenarbeitenden äußeren Einrichtungen - Rohlingsformungsteil mit Spritzanordnung, Außenform für die Flaschenformung und Außenform für die Thermostabilisierung - sind jeweils in der Stellung gezeigt, die sie einnehmen, wenn der Drehtisch 13 um einen Schritt weitergedreht werden soll.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Das Ausgangsmaterial in Form von kristallisierbarem thermoplastischem Polymerkunststoff wird in fester oder flüssiger Form der Spritzanordnung 17 zugeleitet. Durch Öffnen der Düse 14 während eines geeigneten Zeitintervalles wird eine geeignete Menge Kunststoffmaterial zum Dorn 18 gespritzt. Dies geschieht auf konventionelle Weise. Wenn der Kunststoff den Dorn erreicht, soll er schnell abgekühlt werden, damit das Material nicht kristallisiert. Arbeitet man mit dem Polymerkunststoff Akzopolyester Arnite 210, erfolgt das Abkühlen auf eine unter 100°C liegende Temperatur. Der Rohling wird danach zur nächsten Station geleitet. Hier erfolgt eventuell ein Umtemperieren des Rohlings, und zwar in dieser als auch in der vorangehenden Station mit Hilfe der Temperierungskanäle 15. Die Dorne bestehen darüber hinaus aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit.
Hat die Temperatur des Rohlings den festgelegten Wert erreicht, wird der Drehtisch um einen weiteren Schritt gedreht. Das Material im Rohling hat dabei eine zwischen 70°C und 100°C liegende Temperatur. Der Dorn 20 mit dem darauf sitzenden Rohling wird jetzt von den beiden Hälften der Außenform 26 für die Flaschenformung umschlossen, wonach der Rohling gegen die Innenwandung der Formen durch inneren Überdruck gedrückt wird. Abhängig von der Streckung, die das Material dabei erfährt, befindet sich das Material anschließend in den Zuständen 2, 3 oder 4. Bei Berührung mit der Außenform wird das Material auf eine unter 70°C liegende Temperatur abgekühlt, das heißt die Temperatur, oberhalb der die Orientierungsspannungen des Werkstoffes freigegeben werden.
Die fertig geformte aber nicht temperaturstabilisierte Flasche 23 wird jetzt dadurch zur nächsten Station übergeben, daß die beiden Hälften der Außenform geöffnet werden und der Drehtisch eine Stufe weitergedreht wird. Die Flasche wird von den beiden Formhälften für die Außenform zur Thermostabilisierung umschlossen, die auf einer geeigneten Temperatur von dem Temperierungsmittel gehalten wird, das durch die Kanäle für die Temperierungsflüssigkeit strömt. Die inneren Teile der Formen sind in einem Werkstoff ausgebildet, der gute Wärmeleitfähigkeit hat. Der Kunststoffwerkstoff in der Flasche wird dadurch bei einer 140°C übersteigenden Temperatur gehalten, und die Flasche ist gleichzeitig einem inneren Überdruck ausgesetzt, der die Wandung der Flasche gegen die Innenwandung der Form preßt. Die Teile des Materials der Flasche, die sich früher im Zustand 4 befanden, werden dadurch in den Zustand 5 überführt. Das gesamte andere Material kristallisiert und wird sich demnach nach beendeter Behandlung im Zustand 1 befinden. Die Zeit, während der diese Behandlung andauern soll, damit alles Material zum Zustand 5 oder 1 überführt wird, variiert von Sekunden bis zu Minuten. Die Zeit ist abhängig von der eingesetzten Temperatur wie auch dem verwendeten Kunststoffwerkstoff. Anschließend stimmt die Form der Flasche mit der Innenfläche der Außenform überein. Die Formhälften werden seitlich abgeschwenkt, die Flasche wird vom Dorn abgeblasen und verläßt die Formungsanordnung. Der Drehtisch wird eine weitere Stufe gedreht und der Dorn kommt erneut in die Stellung der Übernahme von Kunststoffmaterial, um ein neues Rohling 10 zu erzeugen.
Die Größe der Bereiche D ₁ und D ₃ wird durch die Größe der Streckung des Materials festgelegt, die im Zusammenhang mit dem Blasen des Rohlings zur Flaschenform erfolgt. In diesen beiden Bereichen befindet das Material sich im Zustand 1, woraus sich ergibt, daß die Streckung des Materials beim Blasen weniger als ca. das 1,5fache beträgt. Daraus wird deutlich ersichtlich, daß die Größe der Bereiche durch geeignete Kombinationen der Form beim Rohling und der endgeformten Flasche geregelt werden kann. Es ist demnach möglich, diese zwei Formen so zu wählen, daß die Regionen ganz oder teilweise entfallen. Die Umformung vom Rohling zur Flasche beinhaltet, daß das Material in mehr als einer Richtung gestreckt wird, da die Flasche ja im Normalfall in axialer Richtung länger ist als der Rohling.
Im Bereich D ₂ befindet sich das Material im Zustand 5, da das Material im Zusammenhang mit der Umformung des Rohlings zur Flasche wenigstens 1,5mal gestreckt wird.
Es versteht sich von selbst, daß der Rohling nicht die zyindrische Form zu haben braucht, wie es der Fig. 1 zu entnehmen ist. Um die speziellen Kombinationen der Bereiche zu erzielen, die Material innerhalb des Zustands 1 bzw. 5 enthalten, kann es auch erforderlich sein, daß man dem Rohling eine unregelmäßigere Form verleiht. Wünscht man z. B., daß die fertige Flasche einen oder mehrere Ringe aus Material haben soll, das sich im Zustand 1 im zylindrischen Teil befindet, versieht man den Rohling mit entsprechenden zylindrischen Ausbauchungen, wodurch das Material bei der Umformung des Rohlings zur Flasche in so geringem Ausmaße gestreckt wird - weniger als 1,5mal - daß das Material sich nach der Umformung im Zustand 3 befindet. Bei der in der Endstufe durchgeführten Thermostabilisierung wird dieses Material kristallisieren und in den Zustand 1 übergehen.
Das im Zustand 1 befindliche Material ist kristallisiert und undurchsichtig und hat gleichzeitig milchweißes Aussehen. Hierdurch erhält die Flasche ein charakteristisches Aussehen. Nach der Erfindung erstellte Flaschen können als Mehrwegflaschen verwendet werden, da sie die Reinigungsprozesse aushalten, die im Zusammenhang mit der Wiederverwendung erforderlich sind. Im Vorstehenden ist auch schon gezeigt worden, daß die Größe des milchweißen Bereiches D ₁ durch Anpassung des Rohlingdurchmesses im Verhältnis zu den entsprechenden Durchmessern an der fertiggeformten Flasche geregelt werden kann. Man kann demnach eine ästhetisch ansprechende Größe des milchigweißen Bereichs erzielen. Dieser Bereich kann gleichzeitig eine Schnellidentifikation dafür sein, daß es sich bei der Flasche um ein Mehrwegpackbehältnis handelt.
In bestimmten Anwendungbeispielen wünscht man, daß der Bodenteil eine Platte mit Material im Zustand 1 enthält. Hierdurch wird dieser Teil des Bodens sehr steif und verhält sich mehr oder weniger so, als wenn er mit einer Verstärkung von beispielsweise einer Metallscheibe ausgestattet worden ist. Die Größe dieser steifen Platte wird dann durch geeignete Kombinationen der Form des Rohlings und der Endform der Flasche reguliert. Nach einer anderen Alternative läßt man - um dieses Verhältnis mit einer steifen Platte aus Material zu erzielen, das sich im Zustand 1 befindet und in der Bodenregion der Flasche belegen ist - den Bodenteil des Rohlings so langsam abkühlen, daß das Material im Bodenteil kristallisiert.
Zum Vergleich wird auf den kristallisierten Bereich 12 in der Fig. 1 verwiesen. Es können auch in bestimmten Fällen Schwierigkeiten bestehen, eine hinreichend effektive Kühlung in der Nähe der Düse der Injektionsanordnung zu erzielen, wobei der in Fig. 1 gezeigte kristallisierte Bereich 12 entsteht.
Das Herstellverfahren nach der Erfindung bietet auch die Möglichkeit, Behälter mit weiter Öffnung zu erstellen, wo der Mündungsteil des Behälters aus kristallisiertem, thermoplastischem Polymerkunststoff besteht, d. h. aus Material, das sich in dem bereits definierten Zutand 1 befindet. Die übrigen Teile des Behälterwerkstoffes befinden sich im Zustand 5, evtl. mit Ausnahme von gewissen Teilen der Bodenregion. Hierdurch erhält man ein formstabiles Mündungsteil, das sich optimal zum Verschließen eignet. Aus der Temperaturstabilität des Mündungsteiles ergibt sich auch, daß die Dichtigkeit des Verschlusses im Prinzip nicht durch Temperaturschwankungen beeinflußt wird.
In der vorhergehenden Beschreibung ist man davon ausgegangen, daß die Temperaturstabilisierung in einer speziellen Behandlungsstation erfolgt. Es versteht sich von selbst, daß die Temperaturstabilisierung auch in der gleichen Station geschehen kann, in der die Umformung des Rohlings zur Flasche erfolgt. Die Außenform wird dabei mit Kanälen für die Temperierung in Übereinstimmung damit ausgestattet, wie es für die Außenform für die Thermostabilisierung angegeben worden ist. Hierdurch kann man auf die spezielle Thermostabilisierungsstation verzichten. Der Nachteil mit der Ausführungsalternative besteht darin, daß die Produktionsgeschwindigkeit abnimmt.
Die Temperaturstabilisierung kann auch in gesonderten Temperaturstabilisierungsvorrichtungen erfolgen. Deswegen können bekannte und schon installierte Maschinen zur Herstellung von Flaschen nach der Erfindung verwendet werden. Die in derartigen Maschinen hergestellten Flaschen werden demnach Wandungsmaterial enthalten, das sich in einem der Zustände 2, 3 oder 4 gleich den Flaschen befindet, die bisher noch nicht in der Anordnung zur Herstellung von Flaschen temperaturstabilisiert worden sind, die weiter oben beschrieben worden sind.
Die in den vorhandenen Maschinen hergestellten Flaschen, die demnach nicht temperaturstabilisiert sind, werden in gesonderte Temperaturstabilisierungsvorrichtungen eingegeben, wo sie in entsprechender Weise, wie es früher beschrieben worden ist, mittels eines inneren Überdruckes bei geeigneter Temperatur und erforderlicher Zeit gegen die Formwandungen in den Temperaturstabilisierungsmaschinen gepreßt werden.
Die Erfindung kann also mit vorhandener Maschinenausrüstung unter Ausnutzung von deren maximaler Fertigungsleistung eingesetzt werden. Die Temperaturstabilisierung erfolgt dann in gesonderten Anlagen, wobei die Leistung dieser Anlagen auf die Leistung der vorhandenen Ausrüstung zugeschnitten werden kann.
Die vorstehend gegebene Beschreibung der Ausführungsform für die Erfindung ist nur als ein Beispiel für die Ausführungsform zu betrachten. Versuche haben gezeigt, daß bekannte Maschinen unterschiedlicher Typen und Fabrikate leicht angepaßt werden konnten, um den speziellen Temperaturanforderungen für die Herstellung von Behältern nach dem Verfahren Rechnung zu tragen, das die Erfindung angibt.
Es ist schon darauf hingewiesen worden, daß die angegebenen Temperaturangaben sich auf das Polyester Akzo Arnite 210 beziehen. Für andere kristallisierbare, thermoplastische Polymerkunststoffe, die sich zur Herstelung von Behältern der hier angesprochenen Art eignen, kann die Anwendung anderer Temperaturbereiche notwendig werden. Auch diese Ausführungsformen sind Bestandteil des Erfindungsgedankens, da eine Variation der Temperaturen im Verhältnis zu den vorstehend angegebenen nur die Ausnutzung der verwendeten Werkstoffe innerhalb der entsprechenden Zustände beinhaltet, wie die in der Beschreibung genannten und damit eine Ausnutzung der Regeln für die Herstellung von Behältern, wie sie die Erfindung angibt.
Auch nach der Durchführung der Temperaturstabilisierung der Flaschen in Übereinstimmung mit der vorstehend gegebenen Beschreibung hat das Material in einer nach der Erfindung hergestellten Flasche eine gewisse Neigung für ein geringfügiges Zusammenziehen, wenn der Werkstoff in der Flasche erneut erwärmt wird. Dieser Trend zu einer kleinen Schrumpfung kann im Prinzip dadurch beseitigt werden, daß man die Temperaturstabilisierung einer jeden einzelnen Flasche damit beendet, daß man den inneren Überdruck in der Flasche aufhören läßt und man gleichzeitig die Flasche in der erwärmten Form während einer bestimmten Zeit beläßt, bevor sie die Temperaturstabilisierunsstation verläßt. Während dieser Zeit befindet sich dann das Material in der Flaschenwandung weiterhin bei erhöhter Temperatur, aber wenn der innere Überdruck in der Flasche beendet ist, können die restlichen Schrumpfspannungen im Material freigegeben und damit eine kleine Schrumpfung der Flasche ausgelöst werden. Wenn dieser Zustand eingetreten ist, verläßt die Flasche die Formungsanordnung in herkömmlicher Weise.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines formbeständigen, flaschenförmigen Behälters aus einem Rohling, der aus einem hauptsächlich amorphen thermoplastischen Polymermaterial besteht, das insbesondere aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylenterephthalat, Polyhexamethylenadipinsäureamid, Polycaprolactam, Polyhexamethylensebazinsäureamid, Polyethylen-2,6- und 1,5-naphthalat, Polytetramethylen-1,2-dihydroxybenzoat und Copolymeren von Ethylenterephthalat und Ethylenisophthalat besteht, wobei der Rohling in eine Form eingebracht wird, deren innere Abmessungen und Formen der äußeren Form des herzustellenden Behälters entsprechen, wobei der Rohling anschließend bei einer erhöhten Temperatur durch Aufblasen so expandiert wird, daß er an der Form anliegt und wenigstens ein Teil seines zylindrischen Hauptteils durch biaxiale Reckung biaxial orientiert wird, und wobei eine anschließende Wärmebehandlung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung mit innerem Überdruck des Behälters durchgeführt wird, während der Behälter von einer Form umschlossen ist, deren innere Abmessungen und Formen der äußeren Form des herzustellenden Behälters entsprechen, und daß die Wärmebehandlung so durchgeführt wird, daß die inneren Spannungen im biaxial orientierten Teil beseitigt werden und der weniger stark gereckte Teil des Behälters, der amorph geblieben ist, wenigstens teilweise kristallisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 130°C und 150°C durchgeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen schrittweise weiterschaltbaren Drehtisch (13) mit einer Anzahl von Dornen (18-21) aufweist, die in einer ersten Station von einer Spritzdüse (17) das geschmolzene Polymermaterial aufnehmen, wobei Einrichtungen zum schnellen Kühlen des so gebildeten Rohlings (10) vorgesehen sind und die Dorne mit dem Rohling in einer zweiten Station mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen des Materials zusammenwirken, wobei in einer dritten Station Hälften einer Blasform (26) zum Umschließen des Rohlings (10) und Einrichtungen zum Aufblasen desselben vorgesehen sind, und wobei in einer vierten Station Hälften einer beheizten weiteren Form (22) zum Umschließen des Behälters (23) und Einrichtungen zum Aufrechterhalten des Überdrucks im Behälter (23) vorgesehen sind.