DE3121524C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers, insbesondere eines Vorformlings für einen Behälter, aus Polyäthylenterephthalat oder einem ähnlichen thermoplastischen Kunststoff ausgehend von einem rohrförmigen Rohling aus im wesentlichen amorphem Werkstoff, bei dem der Rohling in wenigstens einem Abschnitt in seiner Wanddicke reduziert und gleichzeitig in Axialrichtung ge­ streckt wird.

Mit einem vorgeschlagenen Verfahren und einer vorgeschlagenen Vorrichtung (DE-OS 30 20 968) wird ein Hohlkörper hergestellt, bei dem die Wanddicke eines vorzugsweise mittigen Abschnitts des Körpers auf ca. ¹/₃ der ursprünglichen Dicke des Werk­ stoffes reduziert worden ist. Die Reduktion ergibt sich dadurch, daß ein rohrförmiger Rohling mit dem Werkstoff bei einer Ausgangstemperatur unter der Glasumwandlungstemperatur (TG) in beiden Enden zwischen zwei Backen fixiert wird, wonach diese beiden Backen voneinander verschoben werden. Dadurch, daß ein ringförmiger Bereich des Werkstoffes eine höhere Temperatur hat als der umgebende Werkstoff, ergibt sich ein Ansatz, in dem die Dickenverminderung während des Ziehvorgangs beginnt. In gewissen Anwendungsfällen wird der innere Durch­ messer des Körpers mit Hilfe eines inneren Dorns stabilisiert. Dabei erhält man einen Körper, dessen Werkstoff axial orien­ tiert ist und eine Kristallisation von weniger als ca. 30%, normalerweise in der Größenordnung 10-25% aufweist.

Bei diesem Verfahren ergeben sich in gewissen Anwendungsfällen Körper, die in der Übergangszone zwischen gestrecktem und ungestrecktem Werkstoff voneinander abweichen. Dieses Ver­ hältnis liegt z. B. dann vor, wenn ein mittiger Abschnitt eines rohrförmigen Rohlings gestreckt wird, wenn der Werkstoff im Rohling eine Ausgangstemperatur hat, die unter der Glasum­ wandlungstemperatur (TG) liegt, und der gestreckte Rohling in zwei Teile geteilt wird, um zwei getrennte Körper zu bilden. Die Unterschiedlichkeit beruht darauf, daß der eine Körper die Startzone für das durch das Strecken erzielte Fließen, während der andere Körper die Stoppzone für das Fließen enthält. Außerdem bildet sich normalerweise eine ringförmige Über­ gangszone zwischen dem gestreckten und dünneren Werkstoff bzw. dem nichtgestreckten und dickeren Werkstoff, wobei die Werk­ stofffläche in der Übergangszone einen Winkel von ca. 45° mit den Werkstoffflächen bei dem gestreckten bzw. ungestreckten Werkstoff bildet. Beim Ziehen entstehen manchmal axial ver­ schobene, spitzenähnliche Bereiche bei der in der Hauptsache ringförmigen Übergangszone, wobei diese Bereiche in der Regel mit sich führen, daß der hergestellte Hohlkörper weggeworfen werden muß.

Ein ganz wesentlicher Nachteil besteht auch darin, daß bei dem vorgeschlagenen Verfahren eine Einschnürung nur initiiert wird, und zwar entweder dadurch, daß eine nutförmige Einprä­ gung gebildet wird oder aber der Rohling im zu streckenden Bereich erwärmt wird. Der eigentliche Streckvorgang in Axial­ richtung, bei dem der Rohling verlängert wird und die Wand­ dicke in Teilen des Rohlings abnimmt, erfolgt dann durch freies Ziehen. Auf diese Weise kann die Wanddicke aber nicht sehr genau kontrolliert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit der eine gleichmäßigere Verformung und auch eine gleichmäßigere Wandstärke erreicht werden kann.

Eine erfindungsgemäße Lösung ist dabei ein Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, daß die Reduktion der Wanddicke und die gleichzeitige Streckung mit Hilfe eines mechanischen Organs erfolgt, das eine Übergangszone zwischen dünnerem und dickerem Werkstoff entlang der Wand in Richtung zum Wandteil mit dickerem Werkstoff vor sich herschiebt und dabei den Rohling in Verschiebungsrichtung dieser Übergangszone streckt, wobei die Dickenreduktion die gleiche ist, die bei einer Platte aus demselben Material und bei den gleichen Bedingungen durch Strecken bis zum Fließen erzielt wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Ziehringen, die den Rohling umgeben, und/oder ein Formungsorgan aufweist, das im Inneren des Roh­ lings angeordnet ist, wobei eine Anzahl Antriebsorgane für das Verschieben des jeweiligen Ziehrings und/oder Formungsorgans relativ zum Rohling in dessen Axialrichtung angeordnet sind.

Durch das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung wird bei rohrförmigen Körpern aus Polyäthylenterephthalat in Wandab­ schnitten die ursprüngliche Dicke auf ca. ¹/₃ reduziert, wobei hier der Werkstoff in der Hauptsache ausschließlich in Axialrichtung des Körpers orientiert ist und die Kristallisa­ tion weniger als ca. 30% beträgt und vorzugsweise einen Wert im Bereich 10-25% aufweist und wo die durch die genannte Orientierung im Werk­ stoff aufgetretene Kristallisation höchstens 17% beträgt. Weiterhin ist der Werkstoff in den Bereichen hauptsächlich in Axialrichtung des Rohlings orientiert. Gemäß der Erfindung läßt sich eine höhere Geschwindigkeit bei der Reduktion der Werkstoffdicke erreichen als bei bisher bekannter Technik. Außerdem nimmt die Übergangszone zwischen Werkstoff der ursprünglichen Wanddicke und Werkstoff der reduzierten Wanddicke immer eine vorgegebene Form an, gleichzeitig wie die Länge der Abschnitte mit reduzierter Wanddicke immer gut definiert ist, da die Um­ formung des Rohlings in der eigentlichen Übergangszone mechanisch ge­ steuert ist. Bei der Herstellung z. B. eines Körpers für zwei gegenein­ ander liegende, zukünftige Vorformlinge ausgehend von einem rohrförmigen Rohling verdoppelt sich die Produktionsgeschwindigkeit außerdem dadurch, daß das Ziehen in einer mittigen Zone beginnt und von dieser aus in Richtung beider Enden des Rohres gleichzeitig fortsetzt. Nach Abtrennen des hergestellten Körpers und Verschluß der beiden abgetrennten Teile ergeben sich zwei zukünftige Vorformlinge, bei denen die Übergangszone zwischen Werkstoff der ursprünglichen Dicke und Werkstoff von reduzierter Dicke immer eine im voraus festgelegte Form hat und Werkstoffeigenschaften aufweist, die von Vorformling zu Vorformling gleich sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin möglich, einen Körper herzustellen, bei dem die Werkstoffdicke entweder über die gesamte Länge des Körpers oder in einem oder mehreren zylindrischen Abschnitten des Körpers reduziert ist. Der Körper besteht aus einem in beiden Enden offe­ nen Rohr oder, in gewissen Anwendungsfällen, einem Rohr, dessen eines Ende verschlossen ist. Der Körper ist vorzugsweise zur Umformung in einen Be­ hälter vorgesehen, wobei aus jedem Körper entweder ein einziger Behälter oder eine Anzahl von Behältern gebildet wird. Im letzteren Fall wird der Körper in eine Anzahl von Teilen geteilt, die anschließend zu Be­ hältern umgeformt werden.

Bei der Herstellung eines Körpers gemäß der Erfindung geht man von einem rohrförmigen Rohling aus Polyäthyleneterephthalat oder damit ver­ gleichbarem Kunststoff aus. Die Kristallisation des Werkstoffs ist weniger als 10% und vorzugsweise weniger als 5%. In einem oder mehreren aufeinander folgenden Vorgängen wird bei Polyäthylenterephthalat die Werkstoffdicke des Rohlings auf ca. ¹/₃ der ursprünglichen Dicke reduziert. Die Reduktion erfolgt entweder über die gesamte Länge des Rohlings oder in einem oder mehreren Ab­ schnitten des Rohlings. In gewissen Anwendungsfällen wird hierbei ein Ziehring verwendet, dessen innerer Umkreis auf den äußeren Umkreis des Rohlings auf solche Weise abgestimmt ist, daß der Ziehring beim Verschieben in Axialrichtung des Rohlings eine Reduktion der Werkstoffdicke bewirkt. Der Werkstoff hat hierbei unmittelbar vor der Reduktion der Dicke eine Temperatur, die unter den oder im Bereich der Glasumwandlungstemperatur (TG) liegt und vorzugsweise die Glasumwandlungstemperatur mit maximal 15° C unterschreitet. Auch wenn die technische Wirkung der Erfindung bei einer wesentlich niedrigeren Temperatur einstellt, ist es von Vorteil, mit einer Ausgangstemperatur zu arbeiten, die in der Nähe der Glasumwandlungstemperatur (TG) liegt, z. B. 1 bis 3° C unter der Glasumwandlungstemperatur, da diese Ausgangs­ temperatur beim Werkstoff eine hohe Geschwindigkeit beim Verschieben des Ziehrings enmöglicht. In gewissen Anwendungsbeispielen wirkt der Ziehring mit einem inneren Formungsorgan zusammen, das im Inneren des Rohlings angeordnet wird, wobei das innere Formungsorgan eine äußere Begrenzung aufweist, die auf die innere Begrenzungsfläche des Rohlings angepaßt ist. Bei anderen Anwendungsbeispielen wird lediglich das innere Formungs­ organ verwendet. Beim Verschieben des Ziehrings und/oder inneren Formungsorgans in Axialrichtung des Rohlings reduziert sich die Werk­ stoffdicke im Rohling bei Kontakt mit dem Ziehring und/oder Formungs­ organ. Während des Umformungsvorgangs bildet sich eine Übergangszone zwischen Werkstoff der ursprünglichen Dicke und Werkstoff der redu­ zierten Dicke, wobei sich diese Übergangszone nach und nach in Axial­ richtung des Rohlings verschiebt. Der Werkstoff in der Übergangszone wird während des Umformungsvorgangs durch Wärmeableitung auf den Ziehring und/oder das im Inneren des rohrförmigen Rohlings angeordnete Organ bei einer Temperatur gehalten, die in der Nähe der Glasumwandlungstemperatur (TG) liegt. In gewissen Anwendungsfällen darf der Werkstoff in der Über­ gangszone jedoch eine Temperatur annehmen, die die Glasumwandlungstempe­ ratur (TG) mit höchstens 30° C und vorzugsweise höchstens 15° C übersteigt. In gewissen Anwendungsfällen wird der Werkstoff im Bereich neben der Über­ gangszone unmittelbar nach Reduktion der Dicke des Werkstoffes auf eine Temperatur abgekühlt, die unter der Glasumwandlungstemperatur (TG) liegt.

Gemäß der Erfindung besteht die Möglichkeit, einen Körper herzustellen, der Werkstoffabschnitte aus in der Hauptsache monoaxialer Orientierung und von reduzierter Wanddicke aufweist, und bei dem im Verhältnis zu den entsprechenden Werkstoffabschnitten beim Rohling der äußere Umkreis ab­ genommen und/oder der innere Umkreis zugenommen hat.

In den Fällen, wo Abschnitte von reduzierter Wanddicke in Bereichen her­ gestellt werden sollen, die zwischen den Enden des Rohlings liegen, be­ ginnt die Dickenreduktion durch Einpressen einer oder mehrerer zum Um­ kreis gerichteter Nuten in der Rohlingwand, gleichzeitig wie der Rohling durch äußere Organe axial zum Rohling gerichteten Streckkräften ausge­ setzt wird. In den Nuten reduziert sich beim Strecken die Wanddicke auf ca. ¹/₃ der ursprünglichen Dicke, gleichzeitig wie sich der Rohling in axialer Richtung verlängert. Die weitere Reduktion der Dicke der Rohlingwand erfolt dadurch, daß der Ziehring in die genannte oder ge­ nannten Nuten eingesetzt und in Axialrichtung des Rohlings verschoben wird. In gewissen Anwendungsfällen werden zwei Ringe eingesetzt, wobei, ausgehend von einer bestimmten Nut, die Reduktion der Wanddicke gleich­ zeitig in Richtung beider Enden des Rohlings erfolgt.

In den Fällen, wo das eine Ende des Rohlings geschlossen ist und die Reduktion der Wanddicke in der Nähe dieses verschlossenen Endes erfolgen soll, wird der Ziehring vorzugsweise vom verschlossenen Ende zum gegen­ überliegenden Ende des Rohlings hin verschoben. In gewissen Anwendungs­ fällen läßt man hierbei die Dickenreduktion über die gesamte Länge des Rohlings fortsetzen.

In den Anwendungsfällen, wo der Rohling aus einem in beiden Enden ge­ öffneten Rohr besteht, wird dies in gewissen Fällen nach der Reduktion der Dicke durch Erwärmen des Werkstoffes im einen Ende des Körpers ver­ schlossen, wobei der Werkstoff in einer Form zusammengepreßt wird, die z. B. schalenförmig ausgeführt ist. In der Patentschrift DE PS 17 04 119 sind Beispiele über eine für ein derartiges Verschließen geeignete Technik aufgeführt.

Die Reduktion der Werkstoffdicke in mehreren Stufen findet vorzugsweise in den Fällen Anwendung, wo der Werkstoff von solcher Dicke ist, daß Schwierigkeiten bestehen, die erforderliche Wärmeableitung aus der Über­ gangszone zu erreichen. Durch die Reduktion der Werkstoffdicke in mehreren Stufen vor der letzten Dickenreduktion ergibt sich ein dünnerer Werk­ stoff, was dem Wärmetransport von der Übergangszone auf den anliegenden Ziehring und/oder das innere Formungsorgan zuträglich ist.

Zu einer Vorrichtung, um gemäß der Erfindung einen Körper herzustellen, gehören zwei Ziehringe. Axial mit diesen beiden Ziehringen und im Inneren dieser ist ein Dorn angeordnet, auf den beim Ziehen ein rohr­ förmiger Rohling geschoben wird. Weiterhin sind getrennte Fixierungs­ organe im Anschluß an die Endabschnitte des Rohlings angeordnet. Jeder Ziehring besteht aus zwei Ziehringhälften, die über Antriebsorgane zwischen einer Betriebsstellung, in der die Ziehringhälften gegeneinander anliegen, und einer Öffnungsstelle, wo die Ziehringhälften voneinander getrennt sind, verschoben werden. Die Öffnungsstellung dient zum Ein­ setzen oder Herausnehmen des rohrförmigen Rohlings bzw. des fertigstellten Körpers aus der Vorrichtung.

Weiterhin sind Antriebsorgane für die Verschiebung der Ziehringe und Fixierungsorgane in Axialrichtung des Rohlings angeordnet. Die Bewegung der Ziehringe ist zumindest bei Verschieben der Ziehringe in Richtung der Enden des rohrförmigen Rohlings so mit der Bewegung der Fixierungsorgane koordiniert, daß der jeweilige Ziehring und das zugeordnete Fixierungs­ organ in der gleichen Richtung und auf die Weise verschoben werden, daß sich der Quotient zwischen der Geschwindigkeit von Ziehring und Fixierungs­ organ nach der Dickenreduktion des Werkstoffes richtet, die bei dem rohr­ förmigen Rohling stattfinden soll. Bei z. B. einer Reduktion der Wanddicke des Rohlings auf ¹/₃ der ursprünglichen Dicke muß der Quotient zwischen den Geschwindigkeiten von Fixierungsorgan und Ziehring ²/₃ betragen, bei einer Reduktion auf ½ der ursprünglichen Dicke muß der Quotient ½ be­ tragen usw.

Die Fixierungsorgane sind mit axial beweglichen Federungselementen aus­ geführt, gegen die die Kanten des rohrförmigen Rohlings anliegen. Et­ waige Längentoleranzen beim Rohling sowohl vor als auch während des Ziehens werden von den Federungselementen aufgenommen.

Jeder Ziehring besteht in der Regel einer Ausführung der Erfindung aus drei Teilringen, die in gewissem Ausmaß thermisch voneinander isoliert sind. Jeder Teilring ist mit Kanälen für Flüssigkeit ausgeführt, wobei die Flüssigkeit den Teilring entweder erwärmt oder abkühlt. Auf gleiche Weise ist der bereits genannte Dorn mit Knälen für Flüssigkeit ausgeführt. Der mittlere Teilring umfaßt den Teil des Ziehrings, gegen den die Über­ gangszone zwischen dem Werkstoff von ursprünglicher Wanddicke und dem Werkstoff von reduzierter Wanddicke während des Ziehens des rohrförmigen Rohlings gebildet wird. Von den umgebenden Teilringen liegt während des Ziehens der Teilring mit dem größten Innendurchmesser gegen den Werk­ stoff von ursprünglicher Dicke an, während der andere Teilring, der den kleinsten Innendurchmesser aufweist, gegen den Werkstoff von reduzierter Decke anliegt.

Beim Ziehen eines rohrförmigen Rohlings wird dieser auf dem Dorn und so angebracht, daß er von den Fixierungsorganen festgehalten wird. In dem rohrförmigen Rohling ist außerdem auf oben beschriebene Weise eine mittige, rundumlaufende Nut angeordnet, in deren Boden die Wanddicke auf ca. ¹/₃ der ursprünglichen Dicke reduziert ist. Die Ziehringhälf­ ten werden anschließend in die Arbeitsstellung verschoben. Die Form und die axiale Länge der Teile der Ziehringe, die in die Nut eingesetzt werden, stimmen mit der Form und der axialen Länge der Nut überein. Vorzugweise ist der Werkstoff des Rohlings in dem zukünftigen Zieh­ bereich bereits vor der Anordnung auf dem Dorn auf eine Temperatur in der Nähe, aber unter der Glasumwandlungstemperatur (TG) vorgewärmt. Durch die zwischen dem Werkstoff des Rohlings und den Ziehringen sowie dem Dorn entstehenden Berührungsfläche nimmt der Werkstoff die richtige Ziehtemperatur an.

Während des eigentlichen Ziehvorgangs werden die Ziehringe und die Fi­ xierungsorgane von Antriebsorganen in Richtung von der Nut verschoben, wobei das bereits angegebene Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Ziehringen und Fixierungsorganen aufrechterhalten wird. Die Werkstoffdicke im Rohling wird hierbei von den Ziehringen reduziert, solange das Verschieben stattfindet. Gleichzeitig verlängert sich der Rohling in seiner Axialrichtung.

Wesentlich für die Vorrichtung ist die Temperatursteuerung des Werkstof­ fes in der Übergangszone zwischen amorphem Werkstoff von ursprünglicher Wanddicke und in der Dicke reduziertem Werkstoff. Der Ziehring be­ sitzt ein inneres Profil, das auf die Veränderung der Werkstoffdicke angepaßt ist, die in der Übergangszone stattfindet. Dieses Profil ist so gewählt, daß sich in der Übergangszone, ebenso wie vor und hinter dieser, während des Ziehvorgangs Berührungsflächen zur inneren Flä­ che des Ziehrings bilden. Auf diese Weise steuert der Ziehring die Form der Übergangsfläche in der Übergangszone. Durch einen Wärme­ transfer zwischen dem Werkstoff im Rohling und den Ziehringen bzw. dem Dorn wird die Temperatur beim Werkstoff im Rohling über den gesamten Ziehvorgang geregelt. Besonders wichtig ist, daß der Teilring des Ziehrings, der gegen den Werkstoff in der Übergangszone anliegt, den Werkstoff des Rohlings bei einer Temperatur hält, die in der Nähe der Glasumwandlungstemperatur (TG) liegt.

In einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung wird ein einziger Ziehring verwendet, der von einer Ausgangsnut vorzugsweise bis zum Rand eines beliebigen Endes des Rohlings verschoben wird. Hierbei ergibt sich ein Körper, dessen Wanddicke nur am einen Ende reduziert ist. Bei die­ ser Ausführungsform wird vorzugsweise ein innerer Dorn als Gegenhalter verwendet, um die axial gerichteten Kräfte aufzunehmen, die während der Reduktion der Wanddicke auftreten. Das Verschieben des Ziehrings wird bei bestimmten Anwendungen unterbrochen, bevor der Ziehring die Kante des rohrförmigen Rohlings überschreitet. Nach dem Ziehen wird die Kante deshalb von einem Kranz umgeben, bei dem die Dicke der Wand nicht reduziert ist. Der auf diese Weise hergestellte Körper eignet sich als Vorformling, evtl. nach einer gewissen Umformung beim Kranz, d. h. der zukünftigen Mündungskante, für einen Behälter, der sich zum Verschluß durch z. B. einen Kronenkorken eignet. Vor dem Umformen in einen Behälter erfolgt eine Stabilisierung der zukünftigen Mündung durch Erwärmen und thermische Kristallisation, und normalerweise läßt man die Kristallisation solange andauern, daß der Werkstoff in dem oben angegebenen Kranz opak wird.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird im Rohling eine Ausgangsnut von solcher axialer Länge angeordnet, daß auch ein Fixierungsorgan zusammen mit dem Ziehring bzw. den Ziehringen in der Nut untergebracht werden kann. Das Fixierungsorgan hält, zumindest während der Initialphase der Verschiebens des Ziehrings bzw. der Zieh­ ringe, Abschnitte der Werkstoffwand im Boden der Nut gegen den Dorn ge­ drückt. Auf diese Weise wird die Lage des Rohlings im Verhältnis zum Dorn fixiert. In der Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Zieh­ ringe in Richtung auseinander verschoben werden, ist das Fixierungsorgan so angeordnet, daß es gegen die Rohlingwand in einem Bereich zwischen den Ziehringen anliegt. Durch die Festhaltung des Rohlings gegen den Dorn wird die axiale Verschiebung des Rohlings im Verhältnis zum Dorn verhindert die auf Grund der axial gerichteten Kräfte, die in den Be­ rührungsflächen zwischen dem jeweiligen Ziehring und dem Werkstoff in der Übergangszone zwischen Rohlingwand von reduzierter Dicke und Rohling­ wand von unreduzierter Dicke auftreten, eintreffen könnte. Eine Ver­ schiebung könnte beispielsweise den Nachteil mit sich bringen, daß bei der Ausführungsform der Erfindung, wo nur ein Bereich im Anschluß an die Nut eine reduzierte Wanddicke erhält, der Breich mit reduzierter Wand­ dicke im Verhältnis zu Ausgangsnut asymmetrisch zu liegen kommen könnte.

Durch Verwendung eines Fixierungsorgans gemäß der Beschreibung im vor­ hergehenden Absatz ergibt sich die Möglichkeit, für den Bereich, in dem die Dicke der Werktoffwand reduziert worden ist, eine beliebige axiale Länge zu erreichen. Bei gewissen Anwendungsfällen läßt man hierbei die Werkstoffwand über die gesamte Länge des Rohlings eine solche Reduktion annehmen, während man bei anderen Anwendungsbeispielen die Dickenreduktion unterbricht, bevor der Ziehring bzw. die Ziehringe das Ende bzw. die Enden des Rohlings erreichen und überschreiten. Dadurch, daß ein Bereich aus amorphem Werkstoff am äußeren Ende bzw. an den äußeren Enden des Rohlings belassen wird, ergibt sich ein Werkstoffabschnitt, der sich bei­ spielsweise gut zum Verschließen eignet, um den Boden eines Vorformlings zu bilden, z. B. unter Anwendung der Technik, die in der Patentschrift DE PS 17 04 119 beschrieben ist, oder um nach einer thermischen Kristallisation eine Mündungskante für ein Zusammenwirken mit einem Kronenkorken zu bilden.

Bei einer wahlweisen Ausführungsform wird mit Hilfe des Ziehrings die Werkstoffwand bei einem im Boden verschlossenen rohrförmigen Rohling reduziert, der in seinem Mündungsteil bereits mit einem Verschlußorgan, z. B. Gewinde versehen ist. Der Rohling, dessen Werkstoff für eine Dickenreduktion vorgesehen ist, ist hierbei gemäß einer bereits be­ kannten Technik hergestellt, z. B. durch Spritzgießen oder Extrusion mit anschließendem Verschließen und Formen des Bodens und des Mündungs­ abschnitt. In gewissen Anwendungsfällen wird hierbei die Ausgangsnut auf oben beschriebene Weise angeordnet, während bei anderen Anwendungsfällen eine Ausgangsanweisung oder die Ausgangsnut völlig oder teilweise im Zusammenhang mit dem Spritzgießen des Vorformlings angeordnet wird.

Bei der Reduktion der Werkstoffdicke der Rohlingwand mit Hilfe eines äußeren Ziehrings ergibt sich, wie bereits beschrieben, auch eine ge­ wisse Reduktion des inneren Durchmessers des Rohlings. Der Dorn im Inneren des Rohlings stellt hierbei ein Formungsorgan dar, daß maß­ geblich für die Größe dieser Durchmesserverminderung ist. Es hat sich hierbei überraschenderweise gezeigt, daß innerhalb der oben angegebenen Temperaturintervalle für den Werkstoff während des Umformvorganges die durch die Kontraktion erziehlte Anliegung der Werkstoffwand gegen den Dorn relativ geringe Anliegedrücke zwischen der Innenfläche der Rohling­ wand und der Außenfläche des Dorns ergibt, so daß keinerlei Schwierig­ keiten bestehen, den hergestellten Körper nach abgeschlossenem Formungs­ vorgang (Ziehvorgang) des Rohlings vom Dorn zu trennen.

Bei bestimmten Anwendungsformen der Vorrichtung ist kein innerer Dorn erforderlich, so daß der Körper einen inneren Umkreis annehmen kann, der geringer ist als der ursprüngliche Umkreis. Dadurch, daß bei anderen Anwendungsbeispielen ein innerer Dorn gewählt wird, dessen äußerer Umkreis kleiner ist als der innere Umkreis des Rohlings, ist es möglich, beim Ziehen die Reduktion des inneren Umkreises des Rohlings auf einen für den besonderen Anwendungsfall angepaßten Wert zu steuern.

Eine nähere Beschreibung der Erfindung erfolgt im Anschluß an eine Anzahl von Abbildungen, wobei

Abb. 1 eine Ziehvorrichtung in perspektivischer Darstellung zeigt,

Abb. 2 einen Längsschnitt durch die Ziehvorrichtung gem. Abb. 1 mit den Ziehringen der Ziehvorrichtung in der Ausgangsstellung vor dem Ziehvorgang zeigt,

Abb. 3 einen Teil eines Längsschnittes entsprechend Abb. 2 mit den Ziehringen voneinander versetzt zeigt,

Abb. 4 eine Trägerplatte mit einem Ziehring in Arbeitsstellung an­ geordnet zeigt,

Abb. 5 einen Längsschnitt durch einen rohrförmigen Rohling mit einem Ziehring in Ausgangsstellung zeigt,

Abb. 6 einen Längsschnitt eines rohrförmigen Rohlings während des Ziehens in Richtung von dessen verschlossenem Teil zeigt,

Abb. 7 einen Querschnitt eines rohrförmigen Rohlings mit einem Ziehring in Ausgangsstellung zum Ziehen des Rohlings in einem kürzeren Bereich in dessen einem Ende zeigt,

Abb. 8 einen Querschnitt des rohrförmigen Rohlings gem. Abb. 7 mit dem Ziehring in Endstellung zeigt,

Abb. 9 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ziehvorrichtung mit einem mittigen Fixierungsorgan und mit den Ziehringen bzw. dem Fixierungsorgan in der Ausgangsstellung vor dem Zieh­ vorgang,

Abb. 10 zeigt einen Teil eines Längsschnittes entsprechend Abb. 9, wobei die Ziehringe in Richtung voneinander verschoben sind,

Abb. 11 zeigt den mittigen Bereich gemäß Abb. 9 in Teilvergrößerung,

Abb. 12 zeigt den mittigen Bereich gemäß Abb. 10 in Teilvergrößerung,

Abb. 13 zeigen alternative Ausführungsformen des Körpers.

In der Abb. 1, die eine übersichtliche perspektivische Darstellung einer Ziehvorrichtung gem. der Erfindung zeigt, erkennt man eine Bodenplatte 30, auf der eine Anzahl in der Abbildung senkrecht angeordneter Führungs­ säulen 31 angebracht ist. Die weitere Beschreibung der vorliegenden Er­ findung bezieht sich auf die in Abb. 1 dargestellte Orientierung der Vor­ richtung, aber der Erfindungsgedanke schließt in keiner Weise anderere Orientierungen aus. Die in der weiteren Beschreibung teilweise ge­ brauchten Bezeichnungen "obere" bzw. "untere" o. dgl. im Anschluß an einzelne Organe dienen lediglich einer Verdeutlichung.

Im Anschluß an die Bodenplatte sind (nicht abgebildete) Antriebsvor­ richtungen mit Untersetzungen für eine Anzahl parallel zu den Führungs­ säulen angeordneten Gewindespindeln 32 vorhanden. Rechtwinklig zu den Führungssäulen und Gewindespindeln sind vier Trägerplatten 50, 60, 70, 80 angeordnet. Jede Trägerplatte enthält Lagerungen für die Führungs­ säulen 31 sowie Gewindelöcher 52, 62, 72, 82 für ein Zusammenwirken mit einer Anzahl der Gewindespindeln 32. Darüber hinaus haben die Träger­ platten Durchgangslöcher 58, 68, 78, 88 für die Gewindespindeln, die nicht mit der jeweiligen Trägerplatte im Gewindeeingriff stehen. Die oberste und die unterste Trägerplatte 50 bzw. 60 sind so angeordnet, daß sie mit den beiden Gewindespindeln 32 a und c zusammenwirken, während die beiden dazwischenliegenden Trägerplatten 70 bzw. 80 so an­ geordnet sind, daß sie mit den beiden restlichen Gewindespindeln 32 b und d zusammenwirken. Weiterhin haben die oberen Teile der Gewinde­ spindeln, die mit den Trägerplatten 50 und 70 zusammenwirken, ein Gewinde in der entgegengesetzten Richtung im Verhältnis zu den unteren Teilen der Gewindespindeln, die mit den Trägerplatten 60 und 80 zusammenwirken. Dies bedeutet, daß die beiden oberen Trägerplatten bei Verdrehen der Gewinde­ spindeln in der gleichen Richtung aber entgegengesetzt der Verschiebungs­ richtung der beiden unteren Trägerplatten verschoben werden.

Da die oberste und unterste Trägerplatte von den Gewindespindeln 32 a und c und die beiden mittleren Trägerplatten von den Gewindespindeln 32 b und d angetrieben werden, richtet sich die Vorschubgeschwindig­ keit der jeweiligen Trägerplatte nach der Drehgeschwindigkeit und der Steigung der Gewindespindel, mit der die jeweilige Trägerplatte zu­ sammenwirkt. Die Steigung der Gewindespindel-Gewinde ist so gewählt, daß sich die oberste und unterste Trägerplatte immer mit langsamerer Geschwindigkeit verschiebt als die beiden mittleren Trägerplatten. In Ausgangsstellung befinden sich die beiden mittleren Platten dicht bei einander; und die oberste bzw. unterste Platte befinden sich in einer Stellung, die ein Verschieben in Richtung der Endbereiche der Führungs­ säulen erlaubt. Nach abgeschlossenem Vorschub haben sich die beiden mittleren Trägerplatten der oberen bzw. unteren Trägerplatte genähert.

Die oberste Trägerplatte 50 und die unterste Trägerplatte 60 sind mit den Fixierungsorganen 51 bzw. 61 zum Festhalten des jeweiligen eines rohrförmigen Rohlings 10 ausgerüstet. Der Rohling ist mit einer vorzugsweise mittig rundum laufenden Ausgangsnut 12 (Abb. 2) versehen, in der die Dicke des Werkstoffes ca. ¹/₃ der ursprünglichen Dicke be­ trägt. Die Ausgangsnut wird vorzugsweise vor Anbringen des Rohlings in der Vorrichtung auf die Art hergestellt, daß ein äußerer Druck gegen die Werkstoffwand angesetzt wird, z. B. mit Hilfe einer Anzahl zusammen­ wirkender Rollen, wobei gleichzeitig der rohrförmige Rohling von Streck­ kräften in seiner axialen Richtung beaufschlagt wird. Bei der Her­ stellung der Ausgangsnut wird durch die Rollen und das Strecken eine im voraus festgelegte axiale Länge der Nut erreicht, wodurch die Nut ein Profil erhält, das im großen Ganzen mit dem Profil der Teile der Zieh­ ringe übereinstimmt, die beim Umformen des Rohlings in den Körper in der Nut angesetzt werden (vgl. Beschreibung zu Abb. 2 unten). Bei Herstellung der Ausgangsnut erfolgt eine Verlängerung des rohrförmigen Rohlings in axialer Richtung. Die beiden mittleren Trägerplatten 70 und 80 sind mit je einem Ziehring 71 bzw. 81 versehen, wobei der letztere Ziehring in der Abbildung verdeckt ist. Das Fixierungsorgan 51 der obersten Trägerplatte und die Ziehringe 71, 81 der beiden mittleren Trägerplatten bestehen aus zwei Hälften 51 a, b, 71 a, b bzw. 81 a, b die mit Hilfe der Antriebsorgane 53, 73, 83 in die und von der Schließstellung verschoben werden, die in der Abbildung dar­ gestellt ist (das Fixierungsorgan 81 ist in der Abbildung verdeckt).

In Abb. 2, die einen Längsschnitt durch die Ziehvorrichtung gem. Abb. 1 darstellt, wird im linken Teil der Abbildung die Vorrichtung gezeigt, wenn sich das obere Fixierungsorgan 51 und die beiden Ziehringe 71, 81 in Öffnungsstellung befinden, und im rechten Teil der Abbildung die Vorrichtung, wenn sich das obere Fixierungsorgan 51 und die beiden Zieh­ ringe 71, 81 in Schließstellung (Arbeitsstellung) befinden.

In der Abbildung erkennt man auch den Rohling 10. In dessen mittigem Teil ist eine um den Umkreis laufende Ausgangsnut 12 gem. obiger Be­ schreibung angeordnet.

Zusätzlich zu den Darstellungen in Abb 1 zeigt Abb. 2, daß die oberen und unteren Fixierungsorgane 51, 61 mit rückfedernden Stützscheiben 54 bzw. 64 versehen sind, gegen die die Endkanten des rohrförmigen Rohlings 10 anliegen. Die erforderliche rückfedernde Funktion bewirken Federn 55, 65 die die Führungsorgane 56 bzw. 66 der Stützscheiben 54 bzw. 64 um­ schließen, wobei die Führungsorgane in den Stützscheiben angeschraubt sind.

Die Abbildung läßt erkennen, daß die beiden Ziehringe 71 bzw. 81 aus zwei Ziehringhälften 71 a, b bzw. 81 a, b bestehen. Jeder Ziehring ist in drei Teilringe 74, 75, 76, bzw. 84, 85, 86 unterteilt, die wiederum jeder aus zwei Teilringhälften bestehen. Die Teilringe sind in gewissen Ausmaß thermisch voneinander isoliert. Die Teilringe sind durch den Ringmantel 77 a, b bzw. 87 a, b aneinander fixiert, um auf diese Weise die beiden Ziehringhälften der Ziehringe zu bilden. In jedem Teilring befinden sich Kanäle 174, 175, 176 und 184, 185, 186 für den Transport von Flüssigkeit.

Die Teilringe des Ziehrings bestehen aus einem Teilring 74 bzw. 84 mit einem inneren Umkreis entsprechend dem Umkreis beim Werkstoff des Rohlings, wo die Werkstoffdicke nicht reduziert ist, einem Teilring 76 bzw. 86 mit einem inneren Umkreis entsprechend dem Umkreis beim Werkstoff des Rohlings, wo die Werkstoffdicke reduziert ist, und einem Teilring 75 bzw. 85, um Berührungsflächen mit dem Werkstoff in der Übergangszone zwischen reduziertem und unreduziertem Werkstoff beim Rohling zu bilden.

Schließlich zeigt Abb. 2 einen Dorn 20, der auf die Innenfläche des Rohlings 10 abgestimmt und mit Flüssigkeitskanälen 21 versehen ist.

In Abb. 3, die einen Teil eines Längsschnitts entsprechend den mittigen Teilen von Abb. 2 darstellt, wobei die Ziehringe in Axialrichtung des Rohlings voneinander verschoben sind oder werden, erkennt man einen mittigen Rohlingteil 11, in dem die Wanddicke des Werkstoffes beim Rohling 10′ reduziert ist. In der Übergangszone 13, 14 zwischen Werk­ stoff der ursprünglichen Wanddicke und Werkstoff von reduzierter Wand­ dicke entstehen Berührungsflächen zwischen den mittleren Teilringen 75, 85 und dem Werkstoff in der Übergangszone. Auf diese Weise steuern die Teilringe die Form der Übergangsfläche zwischen Werkstoff von ursprünglicher Wanddicke und Werkstoff von reduzierter Wanddicke.

Abb. 4 zeigt die Trägerplatte 70 in Draufsicht, wobei sich der Zieh­ ring 71 in Schließstellung befindet.

Die Abbildung zeigt die Anordnung der Lagerungen für die Führungs­ säulen 31 und die Durchgangslöcher 78 bzw. Gewindelöcher 72 für die Gewindespindeln 32. Die übrigen Trägerplatten, die mit dem Ziehring 81 oder den Fixierungsorganen 51 oder 61 versehen sind, sind auf ent­ sprechende Weise angeordnet. Wie bereits genannt, ist jedoch das Fixierungsorgan 61 ungeteilt, so daß Gegenstücke für die Antriebsorgane 73 fehlen.

Die Abb. 5 und 6 zeigen Anwendungsbeispiele der Erfindung, wobei die Wanddicke eines rohrförmigen Rohlings 15, 15′,der am einen Ende verschlossen ist, mit Beginn am verschlossenen Ende des Rohlings re­ duziert ist. Der Ziehring 23 ist hierbei vorzugsweise so bemessen, daß er bei Beginn des Ziehvorgangs mit dem mittleren Teilring und dem oberen Teilring gegen die Innenfläche des rohrförmigen Rohlings anliegt. Auch hier besteht der Ziehring aus drei Teilringen 24, 25, 26 mit den Flüssig­ keitskanälen 124, 125, 126. Die Teilringe sind auf entsprechende Weise bemessen wie die bereits beschriebenen Teilringe und werden durch den Ringmantel 27 zusammengehalten. Ein Dorn 28 wirkt mit dem Ziehring 23 beim Umformen des Rohlings zusammen. Der Dorn ist normalerweise mit Flüssigkeitskanälen ausgeführt, die jedoch nicht aus den Abbildungen ersichtlich sind.

Aus Abb. 6 ist erkennbar, daß der Umformvorgang begonnen hat und ein Rohlingteil 16 mit reduzierter Wanddicke im unteren Teil des Rohlings entsteht. Normalerweise setzt sich der Umformvorgang solange fort, bis der gesamte Werkstoff im zylindrischen Teil des Rohlings eine reduzierte Wanddicke angenommen hat. Für den Fall, daß z. B. der Mündungsteil bereits geformt ist, was der Fall bei einem Spritzguß-Rohling sein kann, wird jedoch der Umformvorgang des Rohlings dann unterbrochen, wenn der Ziehring beim Mündungsteil angelangt ist. Die Übergangszone zwischen Werkstoff der ursprünglichen Wanddicke und Werkstoff von re­ duzierter Wanddicke ist in der Abbildung mit dem Bezugszeichen 11 3 gekennzeichnet.

In Abb. 7 und 8 sind wahlweise Ausführungsformen der Erfindung dar­ gestellt, wo ein Ziehring 29 aus lediglich zwei Teilringen 96, 97 mit gesonderten Flüssigkeitskanälen 94, 95 besteht. Auch bei dieser Anwendungsvariante ist zwischen den Teilringen eine gewisse thermische Isolierung vorhanden. Bei Bedarf wird der Ziehring mit einem dritten Teilring mit getrenntem Flüssigkeitskanal und auf bereits beschriebene Art bemessen ergänzt. Auch hier wirkt der Ziehring mit einem inneren Dorn 28 zusammen, der normalerweise mit Flüssigkeitskanälen ausgeführt ist, die jedoch nicht aus den Abbildungen hervorgehen. Der Ziehring formt den Mündungsteil eines rohrförmigen Rohlings 17 um, wobei dieser Rohling an einem Ende verschlossen ist. In einem Bereich, der normaler­ weise verhältnismässig nahe an der Öffnung des Rohlings liegt, ist eine um den Umkreis laufende Ausgangsnut 19 angeordnet, in der die Werkstoff­ dicke auf ca. 1/3 der ursprünglichen Dicke reduziert ist. Die Ausgangsnut wird auf bereits beschriebene Weise erzeugt.

In Abb. 8 ist der Ziehring 29 im Verhältnis zum Rohling mit Hilfe des Dorns 28 so versetzt, daß sich ein Rohlingteil 18 von reduzierter Wanddicke im Anschluß an die Öffnung des Rohlings 17′ gebildet hat.

Die Abb. 9 und 10 zeigen eine weitere, wahlweise Ausführungsform der Erfindung, wobei mittiges Fixierungsorgan 41 a, b im Bereich zwischen den Ziehringen 71 und 81 angeordnet ist. Das Fixierungsorgan ist hierbei auf einer mittigen Trägerplatte 40 mit einer festen Lage in der Vorrichtung angeordnet. Diese feste Lage wird beispielsweise da­ durch erreicht, daß die Trägerplatte an den Führungssäulen 31 fixiert ist. Die mittige Trägerplatte ist weiterhin mit Antriebsorganen 43, a, b zum Verschieben der beide Teile 41 a, b des mittigen Fixierungsorgans in die und aus der Arbeitsstellung der jeweiligen Teile versehen. Bei gewissen Ausführungsformen hat das mittige Fixierungsorgan Flüssigkeits­ kanäle 141 a, b. Die übrigen Organe gemäß Abb. 9 und 10 haben ihre Gegenstücke in Abb. 1-4, und im vorkommenden Fall stimmen die Hinweis­ ziffern mit den Hinweisziffern in diesen Abbildungen überein. Ein Gegen­ stück zum Fixierungsorgan 51 fehlt bei dieser Ausführungsform.

Die Abb. 11 und 12 zeigen in Teilvergrößerung die mittigen Be­ reiche aus Abb. 9 und 10, d.h. die Bereiche, wo die Werkstoffwand des Rohlings mit einer Ausgangsnut versehen ist bzw. wo an der Werk­ stoffwand im Zusammenhang mit dem Verschieben der Ziehringe eine Re­ duktion der Dicke stattgefunden hat. Die Hinweisziffer 112 bezeichnet einen Anliegebreich zwischen der Innenfläche des Rohlings 10, 10′ und der Außenfläche des Dorns 20, wobei dieser Anliegebereich durch eine gewisse Verformung der Rohlingwand ergeben hat, die durch das Fixierungs­ organ 41 a verursacht wird, wenn dieses sich in Arbeitsstellung befindet.

Die Hinweisziffern 115, 116 bezeichnen Bereiche, in denen die inneren Flächen der während des Ziehvorgangs in der Dicke reduzierten Werk­ stoffabschnitte beim Rohling 10′ gegen den Dorn anliegen.

Das mittige Fixierungsorgan 41 wird gemäß der Erfindung entsprechend einer Mehrzahl wahlweiser Ausführungsformen angeordnet. Diese sind dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierungsorgan 41 a, b in Arbeits­ stellung die Rohlingwand umschließt und dabei in Umkreisrichtung des Rohlings bereichsweise verteilte Anliegeflächen gegen die Außen­ fläche der Rohlingwand bildet. Diese Verteilung der Anliegeflächen ver­ ursacht das Fixierungsorgan z. B. dadurch, daß die gegen den Rohling gerichteten Flächen des Fixierungsorgans keine Zylinderflächen mit kreisrundem Querschnitt darstellen, sondern Zylinderflächen mit bei­ spielsweise elliptischem oder vieleckigem Querschnitt.

Die Abb. 13-15 zeigen Beispiele für Körper 210′, 210″, 210″′ gemäß der Erfindung. Der Körper 210′ in Abb. 13 hat in seinem unteren Teil einen zylindrischen Wandabschnitt 213 aus amorphem Werkstoff, der an einen verschlossenen Bodenteil 211′ beim Körper, ebenfalls aus amorphem Werkstoff, anschließt. In Abb. 14 erkennt man einen Körper 210″, bei dem die äußere, zylindrische Fläche des Kör­ pers den gleichen Durchmesser über die gesamte Länge des Körpers auf­ weist. Der verschlossene Bodenteil 211″ des Körpers besteht auch bei dieser Ausführungsform aus amorphem Werkstoff. Die Abb. 15 zeigt schließlich eine Ausführungsform, bei der die Mündungskante 212 des Körpers aus Werkstoff von ursprünglicher Dicke besteht, während der restliche Teil des Körpers in Übereinstimmung mit dem Körper gemäß Abb. 14 geformt ist.

Bei Anwendung der Erfindung gemäß den in Abb. 1-4 dargestellten Anwendungsbeispielen wird der Rohling 10 über den Dorn 20 geführt. Das Fixierungsorgan 51 und die Ziehringe 71 bzw. 81 befinden sich hierbei in Öffnungsstellung, entsprechend der Stellung, die im linken Teil von Abb. 2 dargestellt ist. Der um den Dorn angeordnete Rohling bildet Berührungsflächen mit dem Dorn. Nachdem der Rohling seine Bearbeitungs­ lage eingenommen hat und gegen die rückfedernde Stützscheibe 64 des unteren Fixierungsorgans 61 anliegt, wird das obere Fixierungsorgan 51 einschließlich der Ziehringhälften in Schließstellung gebracht. Die beiden Ziehringe 71 und 81 greifen in die Ausgangsnut 12 ein und bilden hierbei Berührungsflächen mit der Außenwand des Rohlings dort, wo die Wanddicke unreduziert ist, wo die Wanddicke auf ihren geringsten Wert reduziert ist und mit der Übergangszone zwischen den beiden soeben ge­ nannten Bereichen.

Bei Anbringen des Rohlings über dem Dorn hat der Werkstoff des Rohlings vorzugsweise eine erhöhte Temperatur, die jedoch unter den oder im Bereich der Glasumwandlungstemperatur (TG) liegt. Die schließliche Werkstofftempera­ tur wird durch Wärmeübertragung zwischen Dorn und Rohling bzw. zwischen Zieh­ ringen und Rohling erreicht. Die Temperaturregelung erfolgt mit Hilfe der Flüssigkeit, die durch die Flüssigkeitskanäle 21 beim Dorn bzw. die Flüssigkeitskanäle 174, 175, 176 und 184, 185, 186 bei den Ziehringen strömt. Durch die zwischen den Teilringen der Ziehringe bestehende Wärmeisolierung wird in der Regel eine gewisse Differenztemperatur zwischen den einzelnen Werkstoffbereichen des Rohlings aufrechterhalten. Die Teilringe 74, 84 mit dem größten Innendurchmesser erwärmen in der im rechten Teil von Abb. 2 dargestellten Stellung den Werkstoff auf eine Temperatur normalerweise kurz unterhalb und vorzugsweise höchstens 15° C unter­ halb der Glasumwandlungstemperatur (TG). Die Teilringe 75, 85 haben eine ähnliche Funktion, während die Teilringe 76, 86 einer Temperatur halten, die reichlich unterhalb und vorzugsweise mindestens 15° C unterhalb der Glasumwandlungstemperatur (TG) liegt, um den Werkstoff abzukühlen, nachdem bei diesem die Dickenreduktion stattgefunden hat.

Wenn der Werkstoff die vorgegebenen Temperaturen angenommen hat, laufen die Antriebsvorrichtungen der Bodenplatte an und bewirken ein Verdrehen der Gewindespindeln 32, wobei die Trägerplatten 50, 70 und somit das Fixierungsorgan 51 und der Ziehring 71 (in den Abbildungen) nach oben und die Trägerplatten 60, 80 und somit auch das Fixierungs­ organ 61 und der Ziehring 81 (in den Abbildungen) nach unten ver­ schoben werden. Die Werkstoffdicke im Rohling wird hierbei durch die Ziehringe solange reduziert, wie der Vorschub stattfindet. Gleichzeitig verlängert sich der Rohling in seiner axialen Richtung, wobei diese Verlängerung proportional der Reduktion der Werkstoffdicke und dem axialen Vorschub der Ziehringe ist. Die Vorschubgeschwindigkeiten der Trägerplatten 50 und 60 sind hierbei so festgelegt, daß die Stellungen der Fixierungsorgane 51, 61 auf die Verlängerung des Rohlings abgestimmt sind. Etwaige Unregelmäßigkeiten werden von den rückfedernden Stützscheiben 54 bzw. 64 aufgenommen.

Der mittlere Teilring 75 bzw. 85 liegt gegen die Übergangszone zwischen Werkstoff von reduzierter Dicke und Werkstoff von ursprünglicher Dicke an. Das Profil des mittleren Teilrings ist so gewählt, daß der Werk­ stoff während des Umformvorgangs Berührungsflächen gegen die innere Fläche des Teilrings bildet. Hierdurch steuert der Teilring die Form der Übergangsfläche zwischen Werkstoff von reduzierter Dicke und Werk­ stoff von ursprünglicher Dicke. Der Teilring hat gleichzeitig eine Temperaturregelfunktion auf die Weise, daß in den genannten Berührungs­ flächen ein Wärmübergang stattfindet, so daß der Werkstoff in der Übergangszone während des gesamten Ziehvorganges auf einer Temperatur gehalten wird, die in der Nähe der Glasumwandlungstemperatur (TG) liegt. Insbesondere beim Ziehen mit hoher Geschwindigkeit oder bei großer Werk­ stoffdicke ist es notwendig, daß der mittlere Ziehring eine gute Wärme­ ableitungsfähigkeit aufweist, damit der Werkstoff in der Übergangszeit keine übermäßig hohe Temperatur annimmt.

Nachdem die Ziehringe so voneinander verschoben sind, daß der mittlere Rohlingteil 11 eine im voraus festgelegte Länge angenommen hat, wird der Vorschub der Trägerplatten unterbrochen. Die Antriebsorgane 53, 73, 83 verschieben danach das Fixierungsorgan 51 und die Ziehringe 71 bzw. 81 zur Öffnungsstellung, und der auf beschriebene Weise hergestellte Körper wird vom Dorn entfernt, wonach ein neuer, rohrförmigen Rohling auf dem Dorn angebracht und der Vorgang wiederholt wird.

Bei dem hergestellten Körper bildet der Teil 11 mit reduzierter Wand­ dicke einen mittigen Abschnitt, und in diesem Abschnitt wird der Körper abgetrennt, um zwei symmetrische Teile zu bilden. Der jeweilige Teil wird in dem Ende mit ursprünglicher Wanddicke verschlossen, und danach stellt er einen Vorformling dar, der z. B. zum Blasen eines Behälters verwendet werden kann. Die Teile des Vorformlings, die redu­ zierte Wanddicke aufweisen, bilden beim weiteren Umformen den Ausgangs­ werkstoff für den Mündungsteil des zukünftigen Behälters.

Bei Anwendung der in Abb. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung stimmt die Funktion im Prinzip mit der oben beschriebenen überein. Der innere Dorn 28 dient als Gegenhalter für die Kräfte, die beim Vorschub des Ziehrings 23 in Axialrichtung des Rohlings auftreten. Auch bei diesem Anwendungsbeispiel ist die Temperaturregelung in den einzelnen Werkstoffbereichen von großer Bedeutung. Der Dorn 28 ist normalerweise mit Flüssigkeitskanälen versehen, die den Flüssigkeitskanälen 21 beim Dorn 20 in Abb. 2 und 3 entsprechen. Bei bestimmten Anwendungsbeispielen wird die Dicke des gesamten Werkstoffes im zylindrischen Teil des Rohlings reduziert, während bei anderen Anwendungsbeispielen der Umformvorgang früher unterbrochen wird.

Die in Abb. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform ist in den Fällen an­ wendbar, wo eine Anzahl von Werkstoffbereichen bestehend aus Werk­ stoff von reduzierter Dicke, hergestellt werden soll. Für jeden sol­ chen Werkstoffbereich ist eine Ausgangsnut erforderlich, in der die Reduktion der Dicke des Werkstoffes eingeleitet wird. Beim Herstellen eines Körpers wird der Ziehring 29 in eine erste Ausgangsnut ge­ bracht, und die Ziehringhälften nehmen ihre Arbeitsstellung ein. Von der Ausgangsnut aus wird der Ziehring über kurze Entfernung in Axialrichtung des Rohlings verschoben, wobei sich die Werkstoffdicke reduziert, bis der erste Werkstoffabschnitt mit reduzierter Wanddicke hergestellt ist. Anschließend werden die Ziehringhälften auseinan­ dergeschoben, und der Ziehring wird zur nächsten Ausgangsnut gebracht, und die Ziehringhälften nehmen erneut die Arbeitsstellung ein.

Der Ziehring wird nun erneut in axialer Richtung des Rohlings ver­ schoben, um einen neuen Werkstoffbereich von reduzierter Werkstoff­ dicke herzustellen usw. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Bereichen mit reduzierter Werkstoffdicke erhalten ist.

Bei dem in Richtung stattfindenden Ziehvorgang, der im Anschluß an Abb. 5-8 beschrieben ist, ist der Rohling mit dem einen Ende ver­ verschlossen dargestellt. Dieser Verschluß hat dabei mit einem inneren Dorn zusammengewirkt, um die axial gerichteten Kräfte aufzunehmen, die während des Ziehvorganges erforderlich sind. Es ist selbstverständlich möglich, äußere Fixierungsorgane zu benutzen, die die Funktion des Dorns in dieser Hinsicht ersetzen. Diese Alternative wird beim Zie­ hen rohrförmiger Rohlinge verwendet, die an beiden Enden geöffnet sind.

Bei Anwendung der Erfindung unter Verwendung der in Abb. 9-12 dar­ gestellten Ausführungsform wird der Rohling 10 über den Dorn 20 bis zum Anschlag gegen das untere Fixierungsorgan 61 geführt. Dieses stellt hierbei ein Organ dar, das die axiale Lage des Roh­ lings bestimmt und dadurch sicherstellt, daß die Nut 12 des Roh­ lings eine Lage einnimmt, die der Anordnung der Ziehringe 71, 81 und des Fixierungsorgans 41 angepaßt ist. Dieser Situation ent­ spricht der linke Teil von Abb. 9. Die Antriebsorgane 43, 73, 83 verschieben anschließend das Fixierungsorgan 41 bzw. die Ziehringe 71, 81 bis zum Anliegen gegen die äußere Oberfläche des Rohlings in und neben der Nut 12. Eine Temperierung des Werkstoffes im Rohling erfolgt anschließend auf entsprechende Weise wie vorher beschrieben, wobei in gewissen Anwendungsfällen eine zusätzliche Flüssigkeits­ strömung in den Kanälen 141 im Fixierungsorgan 41 stattfindet. Die­ ser Situation entsprechen der rechte Teil in Ab b. 9 und die Teilver­ größerung in Abb. 11.

In seiner Arbeitsstellung umschließt das mittige Fixierungsorgan 41 den Rohling 10 im Boden der Nut 12. Hierbei ergeben sich im Boden der Nut Anliegeflächen, die auf eine Anzahl von Bereichen entlang dem Umkreis des Rohlings verteilt sind. Der Anliegedruck in diesen Flä­ chen wiederum führt mit sich, daß sich zwischen der inneren Ober­ fläche des Rohlings und der Oberfläche des Dorns Berührungsflächen ergeben. Die Berührungsflächen erhalten Lagen, die der Verteilung der Anliegeflächen entsprechen. Die Berührungsflächen entstehen dadurch, daß das Fixierungsorgan die Form der inneren Begrenzungs­ flächen des Rohlings verformen.

Der Anliegedruck des Fixierungsorgans ist so gewählt, daß bei einer Verformung der Form die Werkstoffdicke im Boden der Nut in der Hauptsache unverändert beibehalten bleibt. Eine Berührungsfläche wird als Teilvergrößerung in Abb. 12 dargestellt und trägt die Hin­ weisziffer 112.

Antriebsorgane in der Bodenplatte 30 (Abb. 1) verdrehen anschließend die Gewindespindeln 32, wobei die Ziehringe 71, 81 in Axialrichtung des Rohlings in Richtung voneinander verschoben werden, wobei gleich­ zeitig eine Umformung der Werkstoffwand und eine Verlängerung des Rohlings stattfinden. Die Reibung zwischen Rohling und Dorn in den vorgenannten Berührungsflächen 112 fixiert hierbei die Lage des Roh­ lings auf dem Dorn und gewährleistet, daß die Umformung des Rohlings symmetrisch um die Nut 12 stattfindet. Der Antrieb der Trägerplatte 60 ist so gewählt, daß das Fixierungsorgan 61 mit Sicherheit vom Ende des Rohres aus verschoben wird, um die Verlängerung des Rohres, die im Zusammenhang mit der Reduktion der Dicke der Rohlingwand statt­ findet, nicht zu beeinflussen. Diese Arbeitssituation entspricht Abb. 10 und 12. Aus Abb. 12 ist weiterhin erkenntlich, daß im An­ schluß an das Strecken des Werkstoffes, das beim Umformen der Roh­ lingwand stattfindet, eine Kontraktion des Rohlings erfolgt, wodurch dessen Innenfläche bis zum Anliegen gegen den Dorn 20 verschoben wird. In der Abbildung sind diese Anliegeflächen mit den Hinweisziffern 115, 116 gekennzeichnet. Die Ausbildung dieser Anliegefläche er­ gänzt die Fixierung des Rohlings im Verhältnis zum Dorn, die mit Hilfe des mittigen Fixierungsorgans 41 erzielt wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei den meisten Anwendungsbeispielen die ergänzende Fixierung aber die Anliegeflächen 115, 116 nicht erfor­ derlich ist, um die angestrebte, symmetrische Umformung des Roh­ lings zu erreichen.

Die Beschreibung im vorhergehenden Absatz zeigt, daß die wahlweise Ausführungsform der Erfindung gemäß Abb. 9-12 erlaubt, daß eine be­ liebige Länge des Rohlings eine reduzierte Werkstoffdicke erhält. Es ist somit möglich, eine Werkstoffreduktion über die gesamte Länge des Rohlings erfolgen zu lassen, diese unmittelbar vor den Enden des Rohlings zu unterbrechen oder diese in einer Anzahl in Axialrichtung des Rohlings liegender Bereiche stattfinden zu lassen, die von Werk­ stoffabschnitten getrennt sind, wo eine Dickenreduktion nicht statt­ gefunden hat. Für jeden Bereich von reduzierter Werkstoffdicke wird die Reduktion der Dicke in einer neuen Ausgangsnut begonnen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß beim Umformen des Rohlings bei oben angegebenen Temperaturen relativ geringfügige Anliegedrücke zwischen Werkstoff des Rohlings und Dorn auftreten, so daß sich keine Schwierigkeiten ergeben, nach abgeschlossenem Formungsvorgang den durch das Formen gebildeten Körper vom Dorn zu trennen.

Die in den Abb 13-15 gezeigten Ausführungsformen des Kör­ pers sind Beispiele für gemäß vorhergehender Beschreibung hergestell­ te Körper. Bei der Herstellung eines Körpers gemäß Abb. 13 wird die Dicke bei einer vorzugsweisen Anwendung bei einem an beiden En­ den offenen, rohrförmigen Rohling reduziert, wobei an dem Ende des Rohlings, das anschließend verschlossen werden soll, ein Werkstoff­ bereich aus amorphem Werkstoff belassen wird, der nach einem Erwärmen gemäß oben beschriebener Technik verschlossen wird. Die Abb. 14 und 15 beziehen sich auf Ausführungsformen, bei denen ein bereits verschlossener, rohrförmiger Rohling aus amorphem Werkstoff zylind­ rische Wandabschnitte erhält, die in der Hauptsache aus monoaxial orientiertem Werkstoff bestehen. In Abb. 14 umfaßt der monoaxial orientierte Werkstoff den Körper in dessen gesamter Länge, während in Abb. 15 die Mündungskante 212 aus Werkstoff besteht, bei dem keine solche Orientierung stattgefunden hat.

Der Gedanke der Erfindung umspannt auch die Möglichkeit, zusätzlich zu der im Zusammenhang mit der monoaxialen Orientierung beim Werk­ stoff auftretenden Kristallisation durch Erwärmen des Werkstoffes die Kristallisation weiterhin zu erhöhen. Dies darf hierbei nicht in so hohem Ausmaß geschehen, daß für den Fall, daß der Körper einen Vor­ formling für ein in einem anschließenden Schritt stattfindendes Umformen in einen Artikel darstellt, die Möglichkeit des Werkstoffes für ein weiteres Umformen beeinträchtigt wird.

Normalerweise darf die Kristallisation bei einem Körper einen Höchstwert von ca. 30% annehmen, wenn ein weiteres Umformen des Körpers stattfinden soll. Vorzugsweise läßt man jedoch die Kri­ stallisation einen Wert im Bereich 10-25% annehmen, wobei die durch die monoaxiale Orientierung aufgetretene Kristallisation maximal ca. 17% beträgt.

Die Werte der Kristallisation, die in dieser Anmeldung angegeben sind, beziehen sich auf die Theorie, die in der Publikation "Die Makromolekulare Chemie" 176, 2459-2465 (1975) gezeigt ist.

Obige Beschreibung basiert auf der Annahme, daß die Reduktion der Werkstoffdicke bis zum endgültigen Wert in einem einzigen Reduktions­ schritt erfolgt. Der Erfindungsgedanke umspannt jedoch auch die Mög­ lichkeit, durch eine Anzahl aufeinander folgender Reduktionsschritte die Werkstoffdicke zu vermindern, um in einem letzten Schritt die Werkstoffdicke auf ca. ¹/₃ der ursprünglichen zu bringen. Der Ziehring bzw. die Ziehringe bestehen hierbei aus einer Anzahl von Teilringen für die nacheinander stattfindende, schrittweise Reduktion der Werkstoffdicke. Die in diesem Absatz beschriebene Ausführungs­ form findet vorzugsweise dann Anwendung, wenn der Werkstoff des Roh­ lings große Wanddicke aufweist und/oder bei hohen Vorschubgeschwin­ digkeiten der Ziehringe.

Obige Beschreibung befaßte sich mit rohrförmigen Rohlingen von kreisrundem Querschnitt. Selbstverständlich liegt es im Gedanken der Erfindung, auch mit rohrförmigen Rohlingen anderer Querschnitts­ formen zu arbeiten.

Obige Beschreibung bezieht sich auf den Kunststoff Polyäthylen­ terephthalat. Die in der Beschreibung angegebenen Werte für die Dickenreduktionen und Temperaturen beziehen sich deshalb gleicher­ maßen auf diesen Werkstoff. In der Technik ist jedoch eine große Anzahl von Werkstoffen vom Typ Polyester oder Polyamid mit gleichar­ tigen Eigenschaften bekannt, so daß die Erfindung als solche völlig oder teilweise auch für diese Werkstoffe anwendbar ist, wobei die Dickenreduktionen und Temperaturen auf die spezifischen Bedingungen für den jeweiligen Werkstoff anzupassen sind. Beispiele für Werk­ stoffe, bei denen die Erfindung nach obiger Anpassung anwendbar ist, sind Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam, Polyhexamethylen- Sebacamid, Polyäthylen-2,6- und 1,5-Naphthalat, Polytetramethylen- 1,2-Dioxybensoat und Copolymere von Äthylenterephthalat, Äthylenisophthalat und andere, ähnliche Polymere.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers, insbes. eines Vorformlings für einen Behälter, aus Polyäthylen-Terephthalat oder einem ähnlichen thermoplastischen Kunststoff ausgehend von einem rohrförmigen Rohling aus im wesentlichen amorphen Werkstoff, bei dem der Rohling in wenigstens einem Abschnitt in seiner Wanddicke reduziert und gleichzeitig in Axialrichtung gestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Wanddicke und die gleichzeitige Streckung mit Hilfe eines mechanischen Organs erfolgt, das eine Übergangszone zwischen dünnerem und dickerem Werkstoff entlang der Wand in Richtung zum Wandteil mit dickerem Werkstoff vor sich herschiebt und dabei den Rohling in Verschiebungsrichtung dieser Über­ gangszone streckt, wobei die Dickenreduktion die gleiche ist, die bei einer Platte aus dem selben Material und bei den gleichen Bedingungen durch Strecken bis zum Fließen erzielt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der Dickenreduktion der Werkstoff, der beim Verschieben der Übergangszone einer Dickenreduktion ausgesetzt wird, eine Temperatur unterhalb der oder im Bereich der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Formungsorgane gegen den Werkstoff im Bereich der Übergangszone anliegen und mit diesem Berüh­ rungsflächen bilden und der Werkstoff in der Übergangszone durch Wärmeübertragung zwischen Werkstoff und den mecha­ nischen Formungsorganen auf einer Temperatur gehalten wird, die in der Nähe der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff unmittelbar nachdem er seine reduzierte Wanddicke angenommen hat auf eine Tempe­ ratur unterhalb der Glasumwandlungstemperatur (TG) des Werkstoffes abgekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung des Körpers die Reduzierung der Werkstoffdicke durch Verringerung des Außendurchmessers und/oder Vergrößerung des Innendurch­ messers des Querschnittes des jeweiligen Werkstoffab­ schnitts erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenreduktion in einem oder mehreren Bereichen stattfindet, die zwischen den Enden des Rohlings liegen und/oder an diese Enden anschließen, und daß der Rohling anschließend in eine Anzahl von Körpern geteilt wird, von denen jeder einzelne einen Bereich von reduzierter Wanddicke aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenreduktion in zur Außen- und/oder Innenumfangsfläche gerichteten, rundum laufenden Nuten beginnt und die Reduktion der Wanddicke vorzugsweise in beiden Richtungen von der Nut bzw. den Nuten aus gesehen stattfindet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bodens der Nut ein Fixierungsorgan Teile der Werkstoffwand beim Rohling bis zum Anliegen gegen die Außenfläche eines Dorns verschiebt, um die Lage des Rohlings im Verhältnis zum Dorn zu fixieren, und zwar zumindest während der Anfangsphase der Dickenreduktion der Rohlingswand mit Hilfe der mechanischen Formungsorgane.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Polyäthylen-Terephthalat die Werkstoffdicke in dem Abschnitt oder den Abschnitten, wo eine Dickenreduktion stattfindet, auf eine endgültige Werkstoffdicke von ca. ¹/₃ der ursprünglichen Dicke des Werkstoffes reduziert wird und der Werkstoff zumindest vor der letzten Dickenreduktion auf eine Temperatur gebracht wird, die unter der oder im Bereich der Glasumwandlungs­ temperatur (TG) des Werkstoffs liegt und vorzugsweise von dieser um weniger als 15° C, insbesondere um weniger als 3° C, abweicht.

10. Vorrichtung zum Herstellen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eines Hohlkörpers, insbs. eines Vorformlings für einen Behälter, aus Polyäthylen-Terephthalat oder einem ähnlichen thermoplastischen Kunststoff, ausge­ hend von einem rohrförmigen Rohling aus amorphem Werk­ stoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Ziehringen (23, 29, 71, 81), die den Rohling umgeben, und/oder ein Formungsorgan (20, 28) aufweist, das im Inneren des Rohlings angeordnet ist, wobei eine Anzahl Antriebsorgane (32) für das Verschieben des jeweiligen Ziehrings und/oder Formungsorgans relativ zum Rohling in dessen Axialrichtung angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehringe und/oder das Formungsorgan mit Kanälen (21, 124-126, 174-176, 184-186) versehen sind, die zur Stabi­ lisierung der Temperatur von Flüssigkeit durchströmt werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ziehringe (23, 29, 71, 81) aus einer Anzahl von Ziehringsegmenten, insbesondere zwei Ziehring­ hälften (29 a-b, 71 a-b, 81 a-b), zusammengesetzt sind, die von Antriebsorganen (73, 83) in eine und aus einer Ar­ beitsstellung verschiebbar sind, in der die Ziehringe eine in der Hauptsache zylinderförmige geschlossene Innenfläche bilden und die Ziehringe vorzugsweise axial in Teilringe (24-26, 74-76, 84-87, 96-97) aufgeteilt sind, die durch eine thermische Isolierung voneinander getrennt sind und wobei jeder Teilring mit Flüssigkeitskanälen (94, 95, 124-126, 174-176, 184-186) versehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fixierorgan (41) im Anschluß an die Ziehringe zwecks Verschieben in eine und aus einer Arbeitsstellung angeordnet ist, in der das Fixierungsorgan Teile der Rohlingwand zum festen Anliegen gegen die Außenfläche des Dorns (20) hält.