DE3020968C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Vorformlings aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat, bei dem ein rohrförmiger Rohling axial gereckt wird und bei dem der orientierte Rohling bei einer Temperatur oberhalb der Glasum­ wandlungstemperatur radial bis zum Anliegen gegen eine Form­ wand expandiert wird, wobei der Werkstoff auf eine Temperatur unter der Glasumwandlungstemperatur abgekühlt wird.

Aus dem Schrifttum, z. B. Properties of Polymers, von D. W. van Krevelen, Elsevier Scientific Publishing Company, 1976, ist bekannt, daß sich die Werkstoffeigenschaften bei einer Orien­ tierung von amorphem Polyethylenterephthalat (PET) ändern. Einige dieser Veränderungen sind in den Diagrammen, Abb. 14.3 und 14.4 auf den Seiten 317 und 319 im Buch "Properties of Polymers", dargestellt. Die in nachstehender Diskussion verwendeten Bezeichnungen entsprechen den Bezeichnungen im genannten Buch. Ähnliche Eigenschaften zeigen auch andere thermoplastische Kunststoffe, so daß die ausführlichere Diskussion von PET im folgenden nur als ein Beispiel anzusehen ist.

PET, ebenso wie viele anderen thermoplastischen Kunststoffe, läßt sich durch Recken des Werkstoffes orientieren. Normaler­ weise erfolgt dieses Recken bei einer Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg des Werkstoffes. Durch die Orientierung verbessern sich die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes. Aus dem Schrifttum geht hervor, daß beim Thermo­ plast PET eine Erhöhung des Rechteckverhältnisses Λ, d. h. Quotient zwischen Länge des gereckten Werkstoffes und Länge des ungereckten Werkstoffes, auch eine Erhöhung der Verbesse­ rung der Werkstoffeigenschaften mit sich führt. Bei einer Erhöhung des Rechteckverhältnisses Λ von ca. 2mal bis etwas über 3mal liegen besonders große Veränderungen der Werkstoffeigenschaften vor. Hierbei verbessert sich die Festigkeit in der Orientierungsrichtung markant, während gleichzeitig die Dichte ρ ebenso wie die Kristallinität Xc ansteigt und die Glasumwandlungstemperatur Tg erhöht wird. Aus dem Diagramm auf Seite 317 geht hervor, daß der Werkstoff nach dem Recken, wobei Λ den Wert 3,1 annimmt, einer Kraft pro Flächeneinheit widersteht, die σ = 10 entspricht, und dies bei sehr geringer Dehnung, während die Dehnung bei Λ = 2,8 wesentlich größer ist. Im weiteren wird manchmal der Begriff "Schritt" verwendet, um einen Orientierungsverlauf zu be­ zeichnen, der durch ein Recken bzw. eine Dickenverminderung von mindestens ca. 3mal erzielt wird, und bei dem oben ange­ gebene, markante Verbesserungen der Werkstoffeigenschaften eintreten.

Die oben angegebenen Diagramme zeigen Veränderungen, die man bei monoaxialer Orientierung des Werkstoffes erhält. Bei biaxialer Orientierung erhält man ähnliche Effekte in beiden Orientierungsrichtungen. Die Orientierung erfolgt in der Regel durch aufeinanderfolgende Reckungen.

Diese Eigenschaften thermoplastischer Kunststoffe werden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art (DE-OS 26 06 355) ausgenutzt. Der Nachteil dieses vorbekannten Verfahrens besteht aber einmal darin, daß sich so verformte Teile bei Erwärmung teilweise wieder zurückverformen und daß die er­ zielte Festigkeit nur einen begrenzten Wert hat. Bei dem bekannten Verfahren tritt zudem der Nachteil auf, daß bei der axialen Reckung eine Materialeinschnürung mit einem Bereich kleineren Innendurchmessers des Rohlings auftritt, so daß die Verformung ziemlich ungenau und nicht besonders gut reprodu­ zierbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, bei dem eine bessere und dauerhafte Festigkeit des verformten Materials erzielt wird und bei dem die Verformung in genau kontrollierter Weise durchgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Rohling in seinem wenigstens einen für das Recken vorgesehenen Bereich vor dem Recken eine Ausgangstemperatur aufweist, die nachhaltig unter der Glasumwandlungstemperatur liegt, daß in dem Reckbereich wenigstens ein ringförmiger Abschnitt auf eine um 3 bis 20°C, vorzugsweise 10 bis 15°C die Temperatur des angrenzenden Werk­ stoffs übersteigende Temperatur erwärmt wird, und daß das Recken des an den Mündungsteil angrenzenden Halsabschnittes bis zu einer Verringerung der Werkstoffdicke um mindestens das Dreifache erfolgt.

Durch die Erfindung wurde also erkannt, daß man die Verformung besonders vorteilhaft dadurch vornehmen kann, daß der zunächst amorphe Werkstoff bis zum Fließen gereckt wird und dabei vor dem Fließen eine Temperatur hat, die unter der Glasumwandlungstempera­ tur liegt. Bei einer solchen Verformung ergibt sich bei einem Stab in der Fließzone eine Durchmesserverminderung auf das ca. Dreifa­ che. Beim Ziehen wandert die Fließzone kontinuierlich durch den amorphen Werkstoff hindurch, während gleichzeitig der Werkstoff, der bereits den Fließzustand durchgemacht hat, die Zugkräfte des Stabs ohne weitere Reckung aufnimmt. Entsprechende Verhältnisse liegen auch bei rohrförmigen Körpern vor. Der Fließzustand wird dabei dadurch in kontrollierter Weise eingeleitet, daß der ring­ förmige Abschnitt auf eine etwas höhere Temperatur gebracht wird.

Es ist bereits bekannt, durch Kaltverformen des Mündungsteils des Rohlings Werkstoff vom Mündungsteil in die Abschnitte des Rohlings zu verschieben (schwedische Patentanmeldung 78 02 362.9), die später die Wandabschnitte des Behälterkörpers darstellen. Auf diese Weise erreicht man eine gewisse Anpassung der Werkstoffmenge im Mündungsteil auf die zukünftigen Beanspruchungen, aber zwischen dem eigentlichen Behälterkörper und dem Mündungsteil bilden sich Halsabschnitte, wo der Werkstoff weniger als 3mal gereckt wird. Diese Halsabschnitte bestehen somit bei dem geformten Behälter aus zuzulänglich orientiertem Werkstoff, während gleichzeitig die Wanddicke unerwünscht groß ist.

Weiter ist die Technik bekannt (FR-OS 22 93 297), einen am einen Ende verschlossenen, rohrförmigen Rohling, der am anderen Ende mit einer Bördelung zur Fixierung des Rohlings in einem anschließenden Blasorgan versehen ist, und wo der rohrförmige Rohling nach einer gewissen Umformung zu einem Behälter geblasen wird, formzuspritzen. Werkstoff im rohrförmigen Teil des Rohlings wird bei einer Temperatur über der Glasumwandlungstemperatur Tg in radialer Richtung expan­ diert, um so den Mündungsteil des Behälters zu bilden. Ein auf beschriebene Weise geformter Behälter besitzt einen Mündungs­ teil und einen Halsabschnitt, bei dem der Werkstoff einer sehr geringfügigen Reckung und somit Orientierung ausgesetzt worden ist, so daß die bereits angegebenen Nachteile in bezug auf die Mündungsteile der bekannten Behälter auch bei diesem Behälter vorliegen. Die in der französischen Anmeldung beschriebene Erfindung weist außerdem den Nachteil auf, daß lediglich ein Teil des Werkstoffinhaltes im formgespritzten, rohrförmigen Rohling bei der Umformung des Rohlings zum fertigen Behälter verwendet wird. Es erübrigt sich der Hinweis, daß die Werkstoffverluste, die hierbei auftreten, bei der Massenproduktion von Artikeln einen wirtschaftlichen Nachteil darstellen.

Weiter ist ein Verfahren bekannt (DE-OS 25 40 930), bei dem ein rohrförmiger Rohling aus PET zu einem Behälter umgeformt wird, und bei dem die Behälterwand aus einem Werkstoff be­ steht, der z. B. mehr als 1,5mal gereckt wird. Der Bodenteil des Behälters besteht aus amorphem, unorientiertem Werkstoff, während die Halsabschnitte des Behälters aus Werkstoff beste­ hen, der nur in geringem Maße orientiert worden ist. Durch Erwärmung und dadurch verursachte Kristallisation verbessert sich die Festigkeit des Werkstoffes in den unorientierten Gebieten, die gleichzeitig undurchsichtig werden. Eine Kombi­ nation der oben angegebenen Techniken erbringt weiterhin eine nicht erwünschte Übermessung der Halsabschnitte der Behälter, während diese gleichzeitig schlechtere Eigenschaften aufweisen als der Werkstoff im eigentlichen Behälterkörper.

Durch die Erfindung erhält man einen Rohling, der die Mög­ lichkeit bietet, daß bei einem aus dem Rohling geformten Behälter sowohl der Mündungsteil als auch die Halsabschnitte und der Behälterkörper aus einem Werkstoff bestehen, der auf die auftretenden Beanspruchungen angepaßt ist, und bei dem der Werkstoff in den genannten Teilen auf die Weise in zufrieden­ stellendem Umfang orientiert ist, daß der Werkstoff zumindest in Axialrichtung mehr als 3mal gereckt ist.

Hierdurch erzielt man den Vorteil einer erhöhten Glasumwand­ lungstemperatur Tg bei sämtlichen genannten Teilen des Behäl­ ters. Dies bedeutet, daß alle genannten Teile die gleiche Wärmeverträglichkeit aufweisen werden, und dies ist ein großer Vorteil verglichen mit den Behältern, die gem. der bekannten Technik geformt werden, und die, zumindest was Behälter mit in der Hauptsache klaren und durchsichtigen Werkstoffen anbe­ langt, Halsabschnitte und Mündungsteile aufweisen, die stärker auf Wärmebeanspruchung ansprechen als der eigentliche Behäl­ terkörper.

Die Erfindung bietet hierüber hinaus die Möglichkeit, aus dem Rohling einen Behälter mit beliebiger Form beim Halsteil zu formen, wobei außerdem der Behälterwerkstoff im Mündungsteil und im Halsteil orientiert ist und eine Kristallinität von mehr als 10% aufweist, was dadurch erzielt wurde, daß der Werkstoff im erforderlichen Ausmaß gereckt wurde, z. B. bei Behältern aus PET durch Recken in axialer Richtung um mehr als das Dreifache.

Nach dem Recken werden zumindest die mittigen Abschnitte des gezogenen Werkstoffes bei einer Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg gegen eine Form zur Bildung von z. B. Gewinden und (bei einer vorteilhaften Ausführungsform) angrenzenden Halsabschnitten bei zwei aneinanderliegenden zukünftigen Mündungsteilen geblasen.

Danach wird das Rohr im Übergang zwischen den beiden zukünf­ tigen Mündungsteilen abgeschnitten. Jeder der beiden ge­ trennten Rohlingteile, die hierbei entstehen, bildet nach Verschluß am einen Ende und eventueller Nachbehandlung zur Erzielung der erforderlichen Verschlußflächen am anderen Ende einen rohrförmigen Vorformling.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur mit Polyethylenterephthalat als Material ausgeführt werden, sondern auch mit einer großen Zahl weiterer thermoplastischer Kunststoffe, nämlich Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyhexamethylen-Sebacamid, Polyethylen-2,6 und 1,5-Naphthalat, Polytetramethylen-1,2-Dioxybensoat und/oder Copolymere von Ethylenterephthalat, Ethylenisophthalat und andere ähnliche Polymere.

Abb. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Reck- und Blasvorrichtung mit zwei Sätzen Einspannvorrichtun­ gen und mit den beiden Einspannvorrichtungssätzen der Reckvorrichtung in Stellung zur Aufnahme eines Rohrstückes.

Abb. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Reck- und Blasvorrichtung mit den Einspannvorrichtungen in Stellung zur Fixierung eines Rohrstückes.

Abb. 3 zeigt ein Schnittbild der Reck- und Blasvorrichtung während des Erwärmens eines mittigen Teiles eines Rohrstückes.

Abb. 4 zeigt ein Schnittbild einer Reck- und Blasvorrichtung mit fixiertem und gezogenem Rohr­ stück.

Abb. 5 zeigt ein Schnittbild einer Reck- und Blasvorrichtung mit unter Druck gesetztem Innenvolumen des Rohrstückes zwecks Formen der Mündungsabschnitte und angrenzenden Halsabschnitte.

Abb. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Teilung des Rohrstückes in zwei getrenn­ te Rohlingsteile.

Abb. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur schrittwei­ sen Herstellung von Rohlingsteilen für Vorformlinge.

Abb. 8 zeigt ein Schnittbild einer Reck- und Blasvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erwärmung eines ringförmigen Abschnittes beim Rohr­ stück.

Abb. 9 zeigt ein Schnittbild einer Reck- und Blasvorrichtung während des Kaltziehvorganges des Rohrstückes.

Abb. 10 zeigt ein Schnittbild einer Reck- und Blasvorrichtung nach vollzoge­ nem Kaltvorgang des Rohrstückes.

Abb. 11 zeigt ein Schnittbild einer Reck- und Blasvorrichtung, wobei die Län­ ge des axial gezogenen Bereiches vergrößert worden ist.

Abb. 12 zeigt einen Teilschnitt durch eine Reck- und Blasvorrichtung gem. Abb. 11, bei dem das Innenvolumen des Rohrstückes unter Druck ge­ setzt wurde, und insbesondere die Formung der an den Mündungsteil angrenzenden Halsabschnitte.

Abb. 13 zeigt einen fertiggestellten, rohrförmigen Vorformling, der aus einem Rohlingteil gem. Abb. 5 geformt worden ist.

Abb. 14 zeigt einen fertiggestellten, rohrförmigen Vorformling, der aus einem Rohlingteil gem. Abb. 12 geformt worden ist.

In Abb. 1 und 2 erkennt man ein Stativ, auf dem zwei getrennte Sätze Einspann­ vorrichtungen 20 a-b bzw. 21 a-b angeordnet sind. Die beiden Sätze der Ein­ spannvorrichtungen bestehen im Prinzip aus einem oberen Spannteil 20 a, 21 a und einem unteren Spannteil 20 b, 21 b. Bei beiden Sätzen der Einspannvorrich­ tungen ist der obere Teil zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung verschiebbar. In geschlossener Stellung fixiert der jeweilige Ein­ spannvorrichtungssatz je ein Ende eines Rohres 50. Die beiden Einspannvor­ richtungssätze könnenvon ihren Ausgangsstellungen (Abb. 1) aus im Verhältnis zueinander bis zu einem kleinen Abstand (Abb. 2), der auf die Länge des Roh­ res 50 abgestimmt ist, und von dort aus wieder zurück in die jeweilige Ausgangs­ stellung verschoben werden. In der Ausgangsstellung nimmt der jeweilige Ober­ teil die geöffnete Stellung ein und verbleibt in dieser, bis die beiden Ein­ spannvorrichtungssätze bis zum genannten kleinsten Abstand zueinander verscho­ ben sind. In dieser Stellung nehmen die jeweiligen Oberteile die geschlosse­ ne Stellung an und überdecken hierbei einen verhältnismäßig großen Teil des Rohres 50, wobei dieses gleichzeitig umschlossen und durch den jeweiligen Ein­ spannvorrichtungssatz fixiert wird. Mit den oberen Teilen weiterhin in ge­ schlossener Stellung werden anschließend die beiden Einspannvorrichtungssätze zurück zur Ausgangsstellung verschoben. Die Verschiebung der oberen Teile 20 a, 21 a, der beiden Einspannvorrichtungssätze erfolgt über die Antriebs­ vorrichtungen 25, 26, und für die Verschiebung der beiden Einspannvorrichtungs­ sätze zueinander ist eine Antriebsvorrichtung 24 angeordnet. Die beiden oberen Teile gleiten in in den unteren Teilen angeordneten Nuten 22, 23, während die unteren Teile in im Stativ 11 angeordneten Nuten 13 a-b gleiten.

Für die Eingabe bzw. Entnahme des Rohres 50 bei den Einspannvorrichtungen ist ein Greifer 28 angeordnet. Wenn sich die beiden Einspannvorrichtungssätze auf kleinstem Abstand voneinander befinden, wird ein aus den beiden Heizbacken 29 a-b bestehender Heizkörper in eine Stellung zur Erwärmung der mittleren Ab­ schnitte des Rohres 50 gebracht. Die Bewegung der Heizbacken erfolgt über eine Antriebsvorrichtung 33 mit Zug- und Druckstange. In den Abbildungen ist eine Zuleitung 31 für die Beheizung der Heizbacken, beispielsweise durch elektri­ sche Energie, dargestellt.

Im Anschluß an den einen der beiden Einspannvorrichtungssätze ist ein zylin­ derförmiger Form- und Blasdorn 27 angeordnet. Dieser Dorn wird über eine An­ triebsvorrichtung 39 von und zu einer Stellung bewegt, wo der zylinderförmige Teil des Dorns ein Stück in die Öffnung des anderen Einspannvorrichtungssatzes hineinragt. Auch wenn sich die beiden Einspannvorrichtungssätze in ihren Aus­ gangsstellungen befinden, ragt der Dorn in die genannte Öffnung hinein.

Der Außendurchmesser des Dorns und der Innendurchmesser des Rohres 50 sind so aufeinander abgestimmt, daß der Dorn in das Rohr eingeführt werden kann. Weiterhin ist der Dorn mit einer Reihe von Öffnungen 40 versehen, die zu einem Hohlraum im Inneren des Dornes führen, der mit einer Leitung 32 für ein Druckmedium verbunden ist.

Den einzelnen Antriebsvorrichtungen 24, 25, 26, 33 und 39 wird Druckmedium über die Leitungen 30 a, b, c, e (Druckleitung 30 d in der Abbildung nicht dargestellt) zugeführt.

In Abb. 3 sind die beiden Sätze Einspannvorrichtungen 20 a-b, 21 a-b in der Stellung für den kleinsten Abstand zwischen den Sätzen dargestellt. In der Abbildung erkennt man außerdem den genannten Hohlraum 42 im Dorn 27, eine Dich­ tung 41 zwischen dem einen Ende des Rohres 50 und den Satz Einspannvorrich­ tungen 21 a-b bzw. eine Dichtung 34 zwischen dem anderen Ende des Rohres 50 und dem Satz Einspannvorrichtungen 20 a-b. Weiterhin ersichtlich ist eine Dichtung 35 zwischen dem Dorn 27 und dem Satz Einspannvorrichtungen 20 a-b. Ein Auslaßventil 36 ist in der unteren Einspannvorrichtung 21 b angeordnet. Auf diese Weise wird ein geschlossener Raum für Druckbeaufschlagung durch die Öffnungen 40 beim Dorn 27 gebildet.

In Abb. 4 sind die beiden Sätze Einspannvorrichtungen bei unveränderter Fest­ haltung der umschlossenen Teile des Rohres 50 zurück in ihre Ausgangsstel­ lungen verschoben dargestellt. In der Abbildung erkennt man, daß der Dorn 27 weiterhin in den Satzeinspannvorrichtungen 21 a-b hineinragt. Ein mittiger Bereich 51 des Rohres 50 ist in axialer Richtung gereckt und weist eine klei­ nere Wanddicke auf als das restliche Rohr.

In Abb. 5 ist der mittige Bereich 51 gegen eine Form 57 a-b formgeblasen. Die formgebende Oberfläche der Form entspricht der Form von zwei gegeneinan­ der gerichteten Mündungsteilen 52 a-b bei den Behältern, die aus den Rohlin­ gen geformt werden sollen, die sich in der Herstellung befinden.

Abb. 6 zeigt den Dorn 27 in seiner Ausgangsstellung. Eine Trennscheibe 58 befindet sich in der Stellung zum Teilen des Rohres 50, am Übergang zwischen den beiden geformten Mündungsteilen 52 a-b.

Abb. 7 zeigt einen Drehteller 7, der sich um eine Lagerung 12 dreht. Im An­ schluß an den Drehteller ist eine Reihe von Positionen A-U angegeben. Für jede Position ist auf dem Drehteller ein Stativ 11 mit dazugehörigen Sätzen Einspannvorrichtungen, Antriebsvorrichtungen, rohrförmigem Dorn, Heizvorrich­ tung usw. gem. Abb. 1-2 angeordnet. Bei den Positionen ist der jeweilige Ar­ beitsvorgang durch die Stellung vom Dorn, Heizbacken, Sätzen Einspannvorrich­ tungen usw. schematisch dargestellt.

Abb. 8 zeigt eine vorzugsweise für sog. Kaltziehen des Rohres angepaßte Aus­ führungsform der Erfindung. Zwischen den beiden Sätzen Einspannvorrichtungen ist ein ringförmiger Heizkörper 38 angeordnet. Durch diesen erhalten die mit­ tigen Abschnitte des Rohres 50 eine erhöhte Temperatur über einen ringförmi­ gen Bereich.

Abb. 9-10 beziehen sich auf das Kaltziehen des Rohres 50. In Abb. 9 hat die Ausbildung eines mittig gelegenen, gezogenen Bereiches 53 begonnen, während in Abb. 10 der gesamte mittig gelegene, gezogene Bereich 54 ausgebildet ist.

Abb. 11 und 12 schließen sich an eine Variante der Erfindung an, wobei der mittig gelegene Bereich 51 a des Rohres 50 länger ist als bei der früher be­ schriebenen Ausführungsform der Erfindung. Die Abbildungen zeigen nur den einen der beiden Sätze Einspannvorrichtungen. Abb. 11 zeigt die Lage nach vollzogenem Ziehen des Rohres, während Abb. 12 den mittigen Bereich 51 a (Abb. 11) nach dem Formblasen gegen eine Außenform 59 darstellt. Die formgebende Oberfläche der Außenform entspricht der Form von zwei zueinander gerichteten Mündungsstellen (nur der eine 52 a ist in der Abbildung dargestellt) und Teile der angrenzenden, zukünftigen Halsabschnitte 60 a der Behälter, die aus den Roh­ lingen geformt werden sollen, die sich in der Herstellung befinden. Ein Be­ reich 56 mit größtem Durchmesser bei den geformten, zukünftigen Halsabschnit­ ten besitzt vorzugsweise einen Durchmesser, der mindestens das 3fache des ur­ sprünglichen Durchmessers des Rohres beträgt.

In Abb. 13 und 14 werden fertiggestellte, rohrförmige Vorformlinge gezeigt, wobei der Vorformling gem. Abb. 13 aus einem in Abb. 5 dargestellten Rohling­ teil und der Vorformling gem. Abb. 14 aus einem in Abb. 12 gezeigten Rohling­ teil gebildet wurde. Die Vorformlinge haben am einen Ende einen Mündungsteil 62 a, b mit anschließenden Halsabschnitten 63 a, b. Am anderen Ende besitzen die Vorformlinge einen Verschluß 61 a, b. Zwischen Verschluß 61 a, b und Halsabschnitten 63 a, b erkennt man einen rohrförmigen Abschnitt 64 a, b.

Bei der Herstellung eines Vorformlings gem. der Erfindung wird ein Rohr 50 mit Hilfe des Greifers 28 in die in Abb. 1 gezeigte Stellung gebracht. Die beiden Sätze Einspannvorrichtungen 20 bzw. 21 werden mit Hilfe der Antriebs­ richtung 24 in Richtung zueinander verschoben, bis die beiden Enden des Roh­ res gegen die Dichtungen 34 und 41 anliegen. Die oberen Einspannvorrichtun­ gen werden mit Hilfe der Antriebsvorrichtungen 25, 26 in ihre geschlossene Stellung gebracht, wobei das Rohr 50 an seinen beiden Enden festgehalten und gleichzeitig über einen verhältnismäßig großen Teil umschlossen wird. Diese Situation ist in Abb. 2 dargestellt. Der Dorn 27 wurde in dieser Phase bereits früher alternativ in die Stellung versetzt, die in Abb. 3 dargestellt ist. Die Heizbacken 29 werden in Heizungslage gebracht und verbleiben dort über so lange Zeit, wie für das Erwärmen des Werkstoffes in den mittigen Abschnitten des Rohres auf eine Temperatur, die aber auch unterhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg liegt, er­ forderlich ist. Das Antriebsorgan 24 verschiebt nun die beiden Sätze Ein­ spannvorrichtungen in Richtung voneinander, wobei die mittigen Abschnitte des Rohres bei gleichzeitiger Verminderung der Rohrwand so gereckt werden, daß das Rohr das in Abb. 4 dargestellte Aussehen erhält. Die Reckung beträgt vor­ zugsweise das mindestens 3fache, und somit beträgt auch die Dickenverminderung das ca. 3fache. Der Dorn 27 befindet sich während des gesamten Zugvorganges im Inneren des Rohres, innerhalb des gereckten Bereiches, wodurch verhindert wird, daß der gereckte Bereich einen unerwünscht kleinen Durchmesser annimmt.

Der geschlossene Raum im Inneren des Rohres wird mit Druck beaufschlagt, wo­ bei der Werkstoff in den bezogenen Bereich bis zum Anliegen gegen die Außen­ form 57 expandiert. Hierbei werden die zukünftigen Mündungsteile und Teile der anschließenden Halsabschnitte bei zwei miteinander verbundenen Rohling­ teilen zu Vorformlingen ausgebildet. Bei Berührung der Oberflächen der Außen­ form wird der Werkstoff im Rohr abgekühlt, so daß er formstabil wird. Die Außenform wird bei gleichzeitigem Rückgang des Dorns 27 in dessen Ausgangs­ stellung geöffnet, und eine Trennscheibe 28 teilt das Rohr in Übergang zwi­ schen den beiden zukünftigen Mündungsteilen. Hierbei entstehen zwei getrenn­ te Rohlingteile, die durch Umformen am einem Ende verschlossen und durch Nach­ behandlung am anderen Ende die erforderlichen Verschlußflächen erhalten. Auf diese Weise erhält man einen rohrförmigen Vorformling, wie dieser in Abb. 13 dargestellt ist.

Die Gestaltung der Ausrüstung zum Verschließen des einen Endes, ebenso wie für die etwaige Nachbehandlung des Mündungsteiles, ist in den Abbildungen nicht dargestellt, sie kann jedoch gem. irgendeiner bereits bekannten und angewendeten Technik erfolgen. Normalerweise erfolgt das Verschließen da­ durch, daß der Werkstoff am einen Ende des Rohres mit zu einer Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg erwärmt wird, wonach das Ende in axialer Richtung gegen eine prinzipiell kugelförmige Schale gedrückt wird, die den erweichten Werkstoff zusammenpreßt und das Ende verschließt. Der Greifer 28 entnimmt danach die beiden gebildeten Rohlingteile aus der Pro­ duktionsausrüstung, nachdem die beiden Sätze Einspannvorrichtungen die Vor­ formlinge freigegeben hat. Anschließend wiederholt sich oben beschriebener Verfahrensablauf.

Der oben beschriebene Herstellungsvorgang erfolgt gem. einer vorgezogenen Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe der in Abb. 7 gezeigten Vorrichtung. In Position A wird das Rohr den beiden Sätzen Einspannvorrichtungen zugeführt, in Position B werden die beiden Sätze Einspannvorrichtungen in Richtung zu­ einander verschoben, während gleichzeitig der Dorn in das Rohr eingeführt wird, in Position C-E wird der mittige Bereich des Rohres erwärmt, während in Position F der Erwärmungsvorgang unterbrochen wird. In Position B-H wer­ den die mittigen Abschnitte des Rohres gereckt, in Position I gehen die Au­ ßenformen in Formungsstellung, in Position J wird der Innenraum des Rohres mit Druck beaufschlagt und zu den künftigen Mündungsteilen mit anschließen­ den Halsabschnitten geformt. In Position K öffnen die Außenformen, während in Position L der Dorn in seine Ausgangsstellung zurückgeht. Position M ist eine Kühlposition zur Stabilisierung der Form des Rohres alternativ einer Re­ serveposition, während in Position N die Teilung des Rohres in zwei Rohling­ teile erfolgt. In Position O werden die beiden zukünftigen Mündungsteile für etwaige Nachbehandlung erwärmt, und in Position P erhalten sie ihre end­ gültige Form. In Position R haben die Vorrichtungen für die Nachbehandlung der Mündungsteile wieder ihre Ausgangsstellung angenommen, wonach in Position F die Rohlingteile in Richtung zueinander verschoben worden sind, um bei Po­ sition T das Ansetzen des Greifers und bei Position U das Öffnen der Einspann­ vorrichtungen zu ermöglichen, so daß die gebildeten Formteile aus der Produk­ tionsausrüstung gem. Abb. 7 entfernt werden können. Die Greifervorrichtung versetzen dabei zweckmäßigerweise die Rohlinge zu Vorrichtungen zum Verschlie­ ßen des einen Endes bei diesen. Solche Vorrichtungen können entweder unabhän­ gig von der in diesem Absatz beschriebenen Vorrichtung angeordnet oder zu die­ ser gehören.

Im letzteren Fall ist diese mit einer weiteren Anzahl von Positionen zu ver­ sehen.

Beim Kaltziehen des mittigen Bereiches des Rohres wird der Werkstoff vor dem Ziehvorgang über einen ringförmigen Bereich innerhalb des mittigen Bereiches mit Hilfe eines ringförmigen Heizkörpers 38 (Abb. 8) erwärmt. Dieser Heizkör­ per ist vorzugsweise zum Erwärmen des mittigen Bereiches bis zu einem der Sät­ ze Einspannvorrichtungen ausgeführt. Um die Verschiebungsrichtung des beim Ziehen auftretenden Fließens zu lenken, wird der Werkstoff unmittelbar neben der ringförmig erwärmten normalerweise in der Richtung gekühlt, in die sich der Fließvorgang nicht fortpflanzen soll. Bei den Ausführungsformen, bei denen der gesamte Werkstoff des Rohres zwischen den beiden Sätzen Backen ge­ zogen werden soll, erhält man die erforderliche Kühlung durch die gekühlten Backen. Bei anderen Ausführungsformen werden ringförmige Kühlvorrichtungen verwendet, die grundlegend auf entsprechende Weise wie die Heizvorrichtung 38 angeordnet sind.

Beim Ziehen des mittigen Bereiches des Rohres kommen bei gewissen Anwen­ dungsbeispielen ein oder mehrere ringförmige Heizkörper zum Einsatz, um das gewünschte Temperaturprofil im mittigen Bereich des Rohres vor Ziehen dessel­ ben zu bewirken. Hierbei bestehen oft die ringförmigen Heizkörper aus Zonen mit erhöhter Temperatur in den Heizbacken 29.

Beim Kaltziehen des Werkstoffes im mittigen Bereich des Rohres tritt ein Flie­ ßen des Werkstoffes zuerst in ringförmigen Abschnitt auf, der durch den ringför­ migen Heizkörper 38 erwärmt worden ist. Beim weiteren Strecken des mittigen Bereiches des Rohres versetzt sich der Abschnitt für das Fließen des Werkstoffes in Richtung zum anderen Satz Einspannvorrichtungen, vgl. Abb. 9, so daß sich nach vollzogenem Streckvorgang ein mittiger, gezogener Bereich gebildet hat, dessen Aussehen in Abb. 10 dargestellt ist. Bei Kaltziehen weist der mittige Bereich keine Tendenz zur Verminderung des Innendurchmessers des Rohres auf, solange die Streckung auf etwa das 3fache begrenzt wird. Bei dieser Ausfüh­ rungsform der Erfindung ist es somit nicht erforderlich, den Dorn 27 seine Stellung im Rohr vor dem eigentlichen Streckungsverlauf einnehmen zu lassen. Abb. 11-12 zeigt eine Ausführungsform, bei der der gestreckte, mittige Bereich 51 a eine größere Länge aufweist als gem. bisher beschriebe­ nen Ausführungsformen. Bei der Druckbeaufschlagung des Inneren des Rohres werden außer den beiden zukünftigen Mündungsteilen auch Teile von angrenzenden Halsabschnitten gebildet, wobei diese einen größeren Durchmesser als der eigentliche Mündungsteil erhalten. Hierbei läßt man vorzugsweise sich den zukünftigen Halsabschnitt so weit ausbilden, daß der größte Durchmesseran­ stieg mindestens das 3fache beträgt. Dies erbringt den Vorteil, daß sich ein verhältnismäßig formstabiler Halsabschnitt bildet, der bei der anschließenden Erwärmung im Zusammenhang mit dem Formen des restlichen Teiles des Behälters nur in geringem Ausmaß beeinflußt wird. Das Aussehen eines Vorform­ lings, der aus einem teilweise in Abb. 12 dargestellten Rohlingteil gebildet wurde, ist aus Abb. 14 ersichtlich.

In obiger Beschreibung wurde dargelegt, wie die Rohlingteile durch Trennen des gezogenen und geformten Rohres gebildet werden. Bei einer vorgezogenen Ausführungsform erfolgt das Trennen der Rohlingteile voneinan­ der mit Hilfe einer oder mehrerer Trennscheiben, die sich unter Druck um die Umkreisfläche des geformten Rohres am Übergang zwischen den beiden zukünftigen Mündungsteilen drehen.

In der obigen Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß die Erwärmung der mitti­ gen Werkstoffabschnitte des Rohres durch Heizbacken geschieht. Um eine mög­ lichst gleichmäßige Erwärmung des Werkstoffes zu erzielen, soll sich das Rohr vorzugsweise im Verhältnis zum Heizkörper drehen. Um dies zu ermöglichen, werden die Einspannvorrichtungen abgeändert, eventuell mit kegelförmig ange­ ordneten Lagern oder mit Heizbacken, die sich um das Rohr drehen.

Nach dem Ziehvorgang erfolgt eine Erwärmung des Werkstoffes auf eine Temperatur ober­ halb der Glasumwandlungstemperatur Tg, wonach der zukünftige Mündungsteil und Teile der angrenzenden Halsabschnitte geformt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Vorformlings aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Poly­ ethylenterephthalat, bei dem ein rohrförmiger Rohling axial gereckt wird und bei dem der orientierte Rohling bei einer Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur radial bis zum Anliegen gegen eine Formwand expandiert wird, wobei der Werkstoff auf eine Temperatur unter der Glasumwandlungstemperatur abgekühlt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling in seinem wenigstens einen für das Recken vorgesehenen Bereich vor dem Recken eine Ausgangstemperatur aufweist, die nachhaltig unter der Glasumwandlungstemperatur liegt, daß in dem Reckbereich wenigstens ein ringförmiger Abschnitt auf eine um 3 bis 20°C, vorzugsweise 10 bis 15°C die Temperatur des angren­ zenden Werkstoffs übersteigende Temperatur erwärmt wird, und daß das Recken des an den Mündungsteil angrenzenden Halsabschnittes bis zu einer Verringerung der Werkstoff­ dicke um mindestens das Dreifache erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Recken und anschließende Expandieren bis zu einer Kristal­ linität von maximal 50%, vorzugsweise 10 bis 35% er­ folgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aufeinander zu gerichtete Mün­ dungsteile mit angrenzenden Halsabschnitten gebildet werden und der Rohling anschließend zwischen den Mündungs­ teilen zur Bildung von zwei Rohlingen auseinander ge­ schnitten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Expandieren der Halsab­ schnitte um mehr als das Zweifache erfolgt.