DE3336467C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines röhrenförmigen
Vorformlings durch Formung und Kristallisation von
Werkstoff in der Wand eines Rohlings aus thermoplastischem
Kunststoff, wobei die Kristallisation durch Reduktion der
Werkstoffdicke auf eine Dicke erfolgt, die der Werkstoff bei
freiem Strecken bis zum Fließen erhalten würde. Die Erfindung
betrifft weiter ein Formungsorgan zur Ausführung des Verfahrens.
Bei vielen technischen Anwendungen zur Formung von Erzeugnissen aus
thermoplastischen Kunststoffen besteht der Bedarf, während des Formungsvorganges
oder bei dem hergestellten Erzeugnis eine
genaue Lage eines Überganges zwischen durch Orientierung kristallisiertem
Werkstoff und nicht durch Orientierung kristallisiertem Werkstoff,
d. h. gewöhnlicherweise im wesentlichen amorphem Werkstoff zu
erhalten. Ein Beispiel für eine derartige technische Anwendung ist
die Herstellung von Behältern aus thermoplastischem Kunststoff, bei
der der Behälter aus Vorformlingen aus im wesentlichen amorphem
Stoff hergestellt wird. Die Abfertigung der Vorformlinge geschieht
z. B. durch Spritzgießen, durch Thermoformen von z. B. Bogen
aus Thermokunststoff oder durch Verschließen des einen Endes bei
abgeschnittenen Stücken von extrudierten Rohren, deren anderes Ende
zur Bildung des Mündungsteils des späteren Behälters umgeformt werden.
Polyester, Polyamide oder damit vergleichbare Werkstoffe sind Beispiele
für thermoplastische Kunststoffe, bei denen die Erfindung angewendet
werden kann. Beispiele für geeignete Polyester oder Polyamide
sind Polyäthylenterephthalat, Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolactam,
Polyhexamethylen-Sebacamid, Polyäthylen-2,6- und 1,5-Naphthalat,
Polytetramethylen-1,2-Dioxybenzoat und Copolymere aus Äthylenterephthalat,
Äthylenisophthalat und anderen, ähnlichen Polymeren.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die aufgezählten Werkstoffe,
sondern eignet sich auch für viele andere thermoplastische
Werkstoffe, z. B. Polyvinylalkohol, Polycarbonate und Kombinationen
oben genannter Werkstoffe.
Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf den
thermoplastischen Kunststoff Polyäthylenterephthalat (im weiteren in
der Regel PET genannt). Die in der Beschreibung angegebenen Werte
für Temperaturen, Streckungsverhältnisse, Wandstärkenverminderungen
usw., die in der Beschreibung angegeben sind, beziehen sich auf diesen Werkstoff.
Es ist jedoch bekannt, daß eine große Gruppe thermoplastischer
Kunststoffe Werkstoffeigenschaften aufweisen, die denen
von PET ähneln, und die Erfindung als solche ist deshalb auch für
diese Werkstoffe anwendbar. Es ist notwendig, die in nachstehender
Beschreibung angegebenen Größen für Temperaturen, Streckungsverhältnisse,
Wanddickenreduktionen usw. bei der Anwendung der Erfindung auf
den jeweiligen thermoplastischen Kunststoff abzustimmen, um die Wirkung
zu erzielen, die in der weiteren Beschreibung der vorliegenden
Erfindung angegeben werden.
Zum besseren Verständnis der Problemstellung und der Erfindung werden
nachstehend einige charakteristische Eigenschaften des Polyesters Polyäthylenterephthalat
beschrieben. Aus dem Schrifttum, z. B. "Properties
of Polymers" von D. W. van Krevelen, Elsevier Scientific Publishing
Company, 1976, 2. vollständig überarbeitete Auflage, ist bekannt,
daß sich die Eigenschaften des Werkstoffes bei einer Orientierung
amorphen Polyäthylenterephthalats verändern. 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 in genanntem Buch.
PET, ebenso wie viele thermoplastische Kunststoffe, läßt sich durch
Strecken des Werkstoffes orientieren. Normalerweise erfolgt dieses
Strecken 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 thermoplastischen Kunststoff PET eine Erhöhung des
Streckverhältnisses Λ, d. h. des Quotienten zwischen Länge des gestreckten
Werkstoffes und Länge des ungestreckten Werkstoffes, auch
eine Erhöhung der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften mit sich
führt. Bei einer Erhöhung des Streckverhältnisses Λ von ca. 2- bis
etwas über 3mal liegen besonders große Veränderungen der Werkstoffeigenschaften
vor. Hierbei verbessern sich die Festigkeit in Orientierungsrichtung
markant, während gleichzeitig die Dichte ρ ebenso wie
die Kristallinität Xc ansteigen und die Glasumwandlungstemperatur Tg
erhöht wird. Aus dem Diagramm auf Seite 317 geht hervor, daß der
Werkstoff nach dem Strecken, 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.
Die oben angegebenen Diagramme zeigen Veränderungen, die man bei monoaxialer
Orientierung des Werkstoffes erhält. Bei biaxialer Orientierung
erhält man ähnliche Wirkungen in beiden Orientierungsrichtungen.
Die Literaturstelle (vgl. z. B. Tabelle 14.1 auf Seite 318) zeigt
weiterhin, daß zwischen Orientierung, Dichte und Kristallisation solche
Zusammenhänge bestehen, daß die Kristallisation ein Maß für die
Orientierung des Werkstoffes darstellt. Bei der in der Literaturstelle
gemeinten Kristallisation handelt es sich um die Kristallisation, die
bei der Orientierung des Werkstoffes auftritt. Über diese Orientierungskristallisation
hinaus kann der Werkstoff durch Erwärmen sowohl
vor als auch nach der Orientierung eine ergänzende, thermische Kristallisation
erhalten. In der weiteren Beschreibung versteht sich
unter dem Begriff Kristallisation, sofern nicht ausdrücklich anders
angegeben, ausschließlich die Kristallisation, die mit der Orientierung
durch Strecken und/oder Wanddickenreduktion des Werkstoffes verbunden
ist. Für die Kristallisation, die sich durch ein Strecken
und/oder eine Wanddickenreduktion ergibt, wird im weiteren häufig der
Begriff "Streckkristallisation" benutzt.
Verbesserte Werkstoffeigenschaften, entsprechend denen, die man bei
oben genanntem Strecken erhält, ergeben sich auch dann, wenn die
Werkstoffdicke z. B. durch mechanische Formungsorgane reduziert wird
und die Reduktion der Reduktion entspricht, die beim Werkstoff auftritt,
wenn dieser bis zum Erreichen des Fließzustandes gestreckt
wird. Wenn der Werkstoff bis zum Fließzustand gereckt wird und der
Werkstoff sich vor dem Fließen bei einer Temperatur unterhalb der
Glasumwandlungstemperatur Tg befindet, erstreckt sich der Übergang
(die Fließzone) zwischen orientiertem (kristallisiertem) und nichtorientiertem
(nicht kristallisiertem) Werkstoff über einen in Streckrichtung
laufenden, relativ kurzen Bereich, in dem die Dicke des
Werkstoffes reduziert wird. Bei z. B. einem Zugstab ergibt sich in
der Fließzone eine Durchmesserverminderung um das ca. 3fache. Bei
Ziehen wird die Fließzone kontinuierlich in den nicht orientierten Werkstoff
verlagert, während gleichzeitig der Werkstoff, der sich bereits im
Fließzustand befunden hat, die Zugkräfte des Stabs ohne hinzukommende,
verbleibende größere Strecke aufnimmt.
Bei Flaschen sind bestimmte äußere Mündungsdurchmesser mit dazugehörigem
Gewinde genormt, und dadurch wird bei Stand der Technik
der größte Durchmesser bestimmt, der bei dem
formgeblasenen Behälterkörper zulässig ist. Die Gründe hierfür werden
im folgenden näher erläutert. Um bei den Vorformlingen einen
amorphen Ausgangswerkstoff zu erhalten, muß der Werkstoff nach der
Extrusion - bzw. dem Spritzgießen - schnell bis unter die Glasumwandlungstemperatur
Tg abgekühlt werden. Bei übermäßig großer Wanddicke
besitzt der Werkstoff nicht die ausreichende Wärmeleitfähigkeit, um
die erforderliche schnelle Abkühlung der mittigen Abschnitte der Wand
zu erlauben, wodurch der mittig vorhandene Werkstoff thermisch kristallisiert
und undurchsichtig wird. Derart undurchsichtiger Werkstoff
läßt sich schlecht umformen. Die größtmögliche Wanddicke der
Vorformlinge beträgt deshalb in der Theorie weniger als ca. 9 mm. In
der Praxis arbeitet man jedoch häufig mit Wanddicken von weniger als
4 mm. Beim Blasformen eines Vorformlings von übermäßig dickem Wandwerkstoff
ergeben sich nämlich Probleme bedingt durch die Abkühlung
des Werkstoffes während des eigentlichen Blasformungsvorganges und
bevor der Werkstoff die Formwand erreicht. Der blasgeformte Behälter
wird nicht mehr völlig glasklar, sondern erhält undurchsichtige, weiße
Abschnitte. Um blasgeformte Behälter zu erhalten, die die erforderliche
Fähigkeit besitzen, Beanspruchungen und Durchlöcherungen der
Behälterwände zu widerstehen, darf die Wanddicke des fertigen Behälters
nicht einen bestimmten Wert unterschreiten. Gemäß allgemein angewandter
Technik ist es weiterhin nicht möglich, den Außendurchmesser
des Rohres bei der Formung des Mündungsteiles des Vorformlings zu
vermindern. Hieraus ergibt sich, daß der gewünschte Mündungsdurchmesser
des blasgeformten Behälters maßgeblich für den Durchmesser des
Vorformlings und damit auch für den größten Durchmessers des blasgeformten
Behälterkörpers ist. Beim Bedarf an Flaschen für große Inhalte
- zumindest bei Vorformlingen aus amorphem Werkstoff, die aus
extrudierten Rohren hergestellt sind - werden Vorformlinge von größerer
Axiallänge verwendet, nachdem der mit Rücksicht auf den Mündungsdurchmesser
größtmögliche Durchmesser beim Behälterkörper erreicht
worden ist. Über den Nachteil einer gewissen Instabilität bei dem
fertigen Erzeugnis bedeutet die Verlängerung eine unbefriedigende Anwendung
der Werkstoffmenge im Behälterkörper, da die erforderliche
Werkstoffmenge je Volumeneinheit Aufbewahrungsraum größer ist, als
bei einer Anpassung von sowohl Durchmesser als auch Länge des Behälterkörpers
auf den aktuellen Volumenbedarf erforderlich wäre. Die
unnötige große Fläche des Behälters bedingt außerdem eine entsprechende
Erhöhung der gesamten Kohlendioxidpenetration bei der Aufbewahrung
von kohlensäurehaltigen Getränken.
Ein weiteres Problem bei der Herstellung von Behältern ausgehend von
Vorformlingen besteht darin, während des Blasformens des Vorformlings
zum Behälter und bei großem Durchmesser des Behälterkörpers eine ausreichende
Werkstoffmenge für den Bodenteil des Vorformlings zwecks
Bildung des Bodenteils des Behälters zu disponieren.
Um auf beste Weise die Werkstoffeigenschaften des Werkstoffes auszunutzen,
wird angestrebt, daß der Durchmesser der Teile des Vorformlings,
die nach der Blasformung den eigentlichen Behälterkörper bilden,
einen Wert hat, der mit sich führt, daß der Werkstoff in dem
blasgeformten Behälter die gewünschte Orientierung erhält. Bei Behältern
aus PET wird häufig angestrebt, daß der Werkstoff im Zusammenhang
mit dem Blasformen biaxial so gestreckt wird, daß das Produkt
der Streckungen etwa 9mal beträgt.
Aus obigem geht hervor, daß, gemäß allgemein angewandter Technik, die
Werkstoffmenge im Mündungsteil nicht von den berechneten Beanspruchungen
in diesem bestimmt wird, sondern vom größten Durchmesser des
Behälterkörpers. Dies führt in der Regel zu einem beachtlichen Werkstoffüberschuß
im Mündungsteil. Bei z. B. einer Flasche aus PET mit
dem Inhalt 1 Liter kann gemäß bisher angewandter Technik der Mündungsteil
bis zu 25-30% der gesamten Werkstoffmenge enthalten. Abgesehen
von der unästhetischen Überbemessung des Mündungsteils bedeutet
dieser Umstand auch eine Werkstoffverschwendung, die bei der Massenherstellung
von Gegenständen von Bedeutung ist.
Bei der bisher angewandten Technik bestehen der Mündungsteil und die
angrenzenden Halsteile aus nichtorientiertem, d. h. gewöhnlicherweise
aus hauptsächlich amorphem Werkstoff. Dies bedeutet, daß der Werkstoff
im Mündungsteil sowie den angrenzenden Halsteilen andere Eigenschaften
besitzen als der Behälterkörper. Bei Behältern aus z. B. PET
hat der Werkstoff im Mündungsteil eine Glasumwandlungstemperatur Tg
von ca. 70°C, während der Werkstoff im Behälterkörper eine Glasumwandlungstemperatur
Tg von ca. 80°C hat. Hieraus ergibt sich, daß
der Werkstoff im Mündungsteil bei niedrigerer Temperatur erweicht als
der Werkstoff im Behälterkörper.
Es ist bereits bekannt, durch Kaltumformen des Mündungsteils eines
Rohlings Werkstoff vom Mündungsteil herunter in die Bereiche des Rohlings
zu verlagern, die später die Wandabschnitte des Behälterkörpers
bilden. Hierdurch wird eine gewisse Anpassung der Werkstoffmenge im
Mündungsteil auf die späteren Beanspruchungen erreicht, aber zwischen
dem eigentlichen Behälterkörper und dem Mündungsteil ergeben sich
Halsabschnitte, bei denen der Werkstoff weniger als 3mal gestreckt
wird. Diese Halsabschnitte bestehen somit beim geformten Behälter aus
ungenügend orientiertem Werkstoff, während gleichzeitig die Wanddicke
unerwünscht groß ist. Der Werkstoff im Mündungsteil und die soeben
genannten Halsabschnitte haben auch eine niedrigere Glasumwandlungstemperatur
als der Werkstoff im Behälterkörper, woraus sich der bereits
genannte Nachteil einer niedrigeren Erweichungstemperatur des
Werkstoffes im Mündungsteil und in den angrenzenden Halsabschnitten
ergibt. Diese Technik ist aus
GB-A-20 16 360 bekannt.
Das US-Patent 41 08 937 beschreibt das Spritzgießen eines
an einem Ende verschlossenen, rohrförmigen Rohlings, dessen anderes
Ende zwecks Fixierung in einem nachgeschalteten Blasformungorgans
mit einer ringförmigen Wulst versehen ist, wobei der rohrförmige Rohling
nach einem gewissen Umformen zu einem Behälter blasgeformt wird.
Der Werkstoff im rohrförmigen Teil des Rohlings wird in Radialrichtung
bei einer Temperatur oberhalb der Glasumwandlungstemperatur Tg
expandiert, um den Mündungsteil des Behälters zu bilden. Ein auf beschriebene
Weise geformter Behälter besitzt einen Mündungsteil und
einen Halsabschnitt, wo der Werkstoff eine sehr geringe Streckung und
somit Orientierung erfahren hat, wodurch die früher genannten Nachteile
bezüglich des Mündungsteils des Behälters (d. h. übermäßige
Werkstoffmenge, niedrigere Glasumwandlungstemperatur Tg als im Behälterkörper)
weiterhin bestehen. Die im US-Patent 41 08 937 beschriebene
Erfindung ist außerdem mit dem Nachteil behaftet, daß nur ein
Teil des Werkstoffinhaltes des spritzgegossenen rohrförmigen Rohlings
bei der Umformung des Rohlings in den fertigen Behälter verwendet
wird. Selbstverständlich ist der hierdurch auftretende Werkstoffverlust
von wirtschaftlichem Nachteil bei der Massenherstellung von Gegenständen.
Das US-Patent 42 64 558 bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem ein
rohrförmiger Vorformling aus PET in einen Behälter umgeformt wird,
wobei die Behälterwand aus Werkstoff besteht, der z. B. um mehr als
das 1,5fache gestreckt wird. Der Bodenteil des Behälters besteht aus
amorphem, unorientiertem Werkstoff, während die Halsabschnitte des
Behälters aus Werkstoff bestehen, der nur in geringem Ausmaß orientiert
ist. Durch ein Erwärmen und die dadurch verursachte thermische
Kristallisation verbessert sich die Festigkeit des Werkstoffes in den
nichtorientierten Bereichen, die gleichzeitig undurchsichtig werden.
Selbst bei einer Kombination der oben genannten Technik besteht
weiterhin eine unerwünschte Überbemessung der Halsabschnitte des Behälters,
während diese gleichzeitig andere Eigenschaften besitzen als
der Werkstoff im eigentlichen Behälterkörper.
Durch GB-A-20 67 952 ist das Umformen
eines Rohlings mittels mechanischer Organe in einen Vorformling durch
Reduktion der Werkstoffdicke zur Herstellung des Vorformlings bekannt,
der beim Blasformen einen Behälter mit gleichförmig axialorientiertem
Werkstoff bildet und in der Hauptsache die gleiche Glasumwandlungstemperatur
Tg sowohl im Mündungsteil als auch im Behälterkörper
aufweist. Die Veröffentlichung liefert jedoch keine Hinweise
zur Erfüllung des oben angegebenen Bedarfes, die Bindung zwischen den
Durchmessern des Mündungsteils und Behälterkörpers des geformten Behälters
und die daraus veranlaßte Überbemessung des Behälters aufzulösen.
Auch aus GB-A-20 52 367 kennt man das
Umformen eines Rohlings mittels mechanischer Organe in einen Vorformling
durch Reduktion der Werkstoffdicke, wobei sich ein Vorformling
ergibt, der beim Blasformen einen Behälter mit gleichförmig axialorientiertem
Werkstoff bildet, und der in der Hauptsache die gleiche
Glasumwandlungstemperatur Tg sowohl im Mündungsteil als auch im Behälterkörper
aufweist. Die Veröffentlichung beschreibt eine Technik,
die sich darauf beschränkt, aus einem Rohling einen Vorformling herzustellen,
der beim Ausblasen einen Behälter bildet, dessen Mündungsdurchmesser
kleiner ist als der Durchmesser, der sich beim direkten
Ausblasen des Rohlings in den Behälter ergibt. Die Veröffentlichung
beschreibt eine Technik, die sich auf Rohlinge beschränkt, die aus
extrudierten Rohren hergestellt sind, die abgeschnitten und verschlossen
werden, um die Rohlinge zu bilden, während die Technik
nicht für Spritzgußrohlinge anwendbar ist.
Aus GB-A-20 76 734 ist ein Verfahren der
eingangs genannten Art mit Formung
einer Startrille bekannt, in die ein ringförmiges Ziehorgan eingeführt
wird, wobei das Ziehorgan bei der Verschiebung aus der Startrille die
Werkstoffdichte bei gleichzeitiger Kristallisation (Orientierung) des
Werkstoffes reduziert. Die Veröffentlichung beschreibt eine Technik,
bei der der Vorformling (der umgeformte Rohling) in der Hauptsache
den ursprünglichen Durchmesser beibehält.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auf
besonders einfache Weise in einem vorgegebenen Axialbereich
selektiv eine mechanische Verformung bis zum Fließen vorzunehmen
ist.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Wand des
Rohlings so geformt wird, daß sie erste und zweite radial
zueinander versetzte Wandbereiche und einen Zwischenbereich
zwischen denselben aufweist, daß Druck auf den Zwischenbereich
der Wand des Rohlings dadurch ausgeübt wird, daß ein erster
Teil und ein zweiter Teil einer mechanischen Formungseinrichtung
relativ zueinander bewegt werden, wobei der Druck so
angelegt wird, daß die Dicke wenigstens eines Teils des
Zwischenbereichs auf den Wert reduziert wird, den das Material
beim freien Strecken bis zum Fließen erhalten würde, wodurch
das so in der Dicke reduzierte Material kristallisiert und
zwei Übergangszonen bzw. in der Wand des Rohlings zwischen
kristallisiertem und nicht kristallisiertem Material gebildet
werden, und daß Druck auf den Rohling ausgeübt wird, um
wenigstens vom Zwischenbereich weg zu bewegen, so daß das
Material in dem ersten oder zweiten Wandbereich fortschreitend
in seiner Dicke reduziert und dadurch kristallisiert wird.
Vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile, die bei Anwendung
der oben beschriebenen Technik vorliegen. Durch die Erfindung
ergibt sich ein Vorformling, der beim Ausblasen einen Behälter mit
einem Mündungsteil, Halsabschnitten und einem Behälterkörper bildet,
wobei die Durchmesser im Prinzip unabhängig voneinander festgelegt
werden und der Behälter aus Werkstoff mit im großen ganzen gleichen
Werkstoffeigenschaften (Dichte, axiale Orientierung, Kristallisation,
Glasumwandlungstemperatur Tg usw.) besteht. Die Erfindung erlaubt
weiterhin eine Bemessung der Wanddicken in den genannten Teilen des
Behälters entsprechend den erwarteten mechanischen und thermischen
Beanspruchungen. Der Werkstoff hat in den angegebenen Teilen des Behälters
eine Streckkristallisation entsprechend der, die sich bei einer
Streckung des Werkstoffes um das mindestens ca. 2,5fache ergibt.
Die Erfindung ist unabhängig von der Herstellungstechnik für den Rohling,
aus dem der Vorformling hergestellt wird, und sie ermöglicht
somit die Herstellung des Vorformlings aus z. B. einem Spritzguß-Rohling,
einem thermogeformten Rohling oder einem Rohling, der aus extrudiertem
Rohr gebildet worden ist.
Weiterhin ist es durch die Erfindung möglich, einen Behälter mit einem
Mündungsdurchmesser herzustellen, der im großen ganzen unabhängig
vom Durchmesser des Behälterkörpers ist, und bei dem die Abmessungen
des Behälterkörpers auf das Aufbewahrungsvolumen des Behälters abgestimmt
ist, um die Werkstoffmenge je Volumeneinheit Aufbewahrungsraum
des Behälters auf einem Mindestmaß zu halten.
Außerdem erlaubt die Erfindung, aus einem Rohling einen Behälter zu
formen, der beliebige Form beim Halsteil hat, wobei der Werkstoff im
Mündungsteil und im Halsteil orientiert ist und eine Streckkristallisation
von über 10% aufweist, die durch Reduktion der Dicke des
Werkstoffes und damit verbundene Verlängerung des Werkstoffes in Axialrichtung
des Rohlings um mindestens das ca. 2,5fache erhalten worden
ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung hat der Vorformling einen zylindrischen
Werkstoffabschnitt, der in Axialrichtung des Vorformlings
orientiert ist und eine Kristallisation von über 10% aufweist, wobei
die axiale Länge des kristallisierten, zylindrischen Werkstoffabschnittes
in bezug auf die Werkstoffabschnitte, die sich beim geformten
Behälter im Bereich von der Mündungskante des Behälters bis zum
mittigen Bodenteil des Behälters befinden, auf die Profillänge eines
axialen Schnittes durch einen aus dem Vorformling geformten Behälter
abgestimmt ist und sie in einigen Anwendungsbeispielen der Erfindung
mit dieser Profillänge übereinstimmt.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Übergang auf
kristallisiertem Werkstoff bei dem aus dem Rohling geformten Vorformling
eine Lage ist, die auf das auf dem Vorformling zu formende Enderzeugnis
abgestimmt ist. Durch die Erfindung wird es somit möglich, einen Vorformling
zu erhalten, der immer die Forderungen erfüllt, die an diesen
zur Optimierung der Werkstoffanwendung beim hergestellten Behälter unabhängig
von dessen Form gestellt werden. (Als Beispiel sei der Unterschied
in der Form zwischen einer Dose und eine Flasche genannt.)
Gemäß der Erfindung geschieht die Formung der Wand eines Rohlings mit
einem ersten Werkstoffbereich, einem zweiten Werkstoffbereich und einem
dazwischenliegenden Übergangsbereich. Im Übergangsbereich sind die beiden
erstgenannten Werkstoffbereiche radial zueinander versetzt. Durch eine
Verschiebung eines ersten Teils im Verhältnis zu einem zweiten Teils eines
Formungsorgans bei gleichzeitigem Einschluß von Werkstoff im Übergangsbereich
reduziert sich die Werkstoffdicke in einem bandförmigen Bereich
in einem Ausmaß, der ein Werkstofffließen in diesem Bereich hervorruft,
wodurch sich Übergangszonen zwischen dem durch die Werkstofffließung streckkristallisierten
Werkstoff und dem umgebenden, nicht streckkristallisierten
Werkstoff bilden. Zumindest eine der Übergangszonen wird im
Rohling mit Hilfe des mechanischen Formungsorgans und bei dessen Anliegen
gegen Werkstoff in der Übergangszone und bei Reduktion der
Wanddicke des Werkstoffes auf eine verbleibende Werkstoffdicke entsprechend
maximal ca. 2/5 der Ursprungsdicke verlagert. Der Werkstoff,
bei dem eine Dickenreduktion stattgefunden hat, hat bei der
Reduktion eine Streckkristallisation erhalten, die mindestens ca. 10%
und höchstens ca. 17% beträgt.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung geschieht die
relative Verschiebung der Übergangszonen auf die Weise, daß der erste
Teil und der zweite Teil des Formungsorgans bei Anliegen gegen Werkstoff
in den Übergangszonen zueinander verschoben werden.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung beläuft
sich während des Verschiebens der Übergangszone im Rohling der kleinste
Abstand zwischen dem ersten Teil des Formungsorgans im Bereich für
das Anliegen gegen die eine Fläche des Rohlings in der Übergangszone
und dem zweiten Teil des Formungsorgans im Bereich für das Anliegen
gegen die gegenüberliegende Fläche des Rohlings in der Übergangszone
auf einen Wert entsprechend maximal etwa der halben Dicke des Werkstoffes
vor der Kristallisation.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden der erste Werkstoffbereich,
der zweite Werkstoffbereich und der Übergangsbereich in einem
rohrförmigen Rohling angeordnet, dessen Querschnitt im Übergangsbereich
innere und äußere Begrenzungslinien aufweist, deren Länge sich
in Axialrichtung des Rohlings verändert. Der Querschnitt ist bei gewissen
Anwendungen kreisrund, rechteckig oder quadratisch, bei anderen
Anwendungen hat er die Form eines beliebigen Vielecks oder einer
Kurvenfläche.
Bei einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung bildet sich der
Übergangsbereich beim Spritzgießen des Rohlings, während bei einer
anderen Ausführungsform der Erfindung der Übergangsbereich durch Umformen
eines in der Hauptsache rohrförmigen Vorformlings gebildet
wird, der bei gewissen Anwendungsbeispielen aus einem extrudierten
Rohr hergestellt ist, bei anderen durch Thermoformung eines Bogens
aus thermoplastischem Kunststoff oder bei noch weiteren Beispielen
durch Spritzgießen. Das Umformen des Rohlings in den Vorformling geschieht
normalerweise unter Beibehaltung des in der Hauptsache amorphen
Gefüges beim Werkstoff. Der Rohling ist vor dem Umformen vorzugsweise
am einen Ende verschlossen.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Umformungsorgan
mit einem äußeren, ringförmigen Ziehorgan und einem mit
diesem zusammenwirkenden, inneren Dorn versehen. Das Ziehorgan wird
gegen eine äußere Fläche beim Übergangsbereich angesetzt und in Axialrichtung
des Rohlings bei Reduktion des Abstandes zur Außenfläche
des Dorns verschoben. Hierdurch reduziert sich die Wanddicke des
Werkstoffes des Rohlings in einem Bereich zwischen Ziehorgan und Dorn
auf eine verbleibende größte Dicke entsprechend ca. 2/5 der ursprünglichen,
wobei der Werkstoff in einem bandförmigen Bereich im Übergangsbereich
kristallisiert wird und sich Übergangszonen zwischen
nichtkristallisiertem und kristallisiertem Werkstoff im Übergangsbereich
bilden. Während der weiteren Verschiebung des Ziehorgans im
Verhältnis zum Dorn verlagert das Ziehorgan die eine Übergangszone in
Axialrichtung des Rohlings bei gleichzeitiger Reduktion der Dicke des
den Dorn umgebenden Werkstoffes und bei Kristallisation dieses Werkstoffes.
Bei einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung wird das Formungsorgan
mit einem inneren, ringförmigen Ziehorgan und einer mit diesem
zusammenwirkenden, den Rohling umgebenden Hülse ausgerüstet. Das
Ziehorgan wird gegen die innere Fläche im Übergangsbereich des Rohlings
angesetzt und bei Reduktion des Abstandes zur Innenfläche der
Hülse in Axialrichtung des Rohlings verschoben. Hierbei reduziert
sich die Wanddicke des Werkstoffes des Rohlings in einem bandförmigen
Bereich zwischen Ziehorgan und Hülse auf eine verbleibende, größte
Dicke entsprechend ca. 2/5 der ursprünglichen, wobei Werkstoff in einem
bandförmigen Bereich im Übergangsbereich kristallisiert wird und
sich Übergangszonen zwischen nichtkristallisiertem und kristallisiertem
Werkstoff im Übergangsbereich bilden. Während der weiteren Bewegung
des Ziehorgans im Verhältnis zur Hülse verlagert das Ziehorgan
eine Übergangszone in Axialrichtung des Rohlings bei gleichzeitiger
Reduktion der Dicke des von der Hülse umschlossenen Werkstoffes
und bei Kristallisation dieses Werkstoffes.
Bei noch einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung ist der Dorn
mit einer in der Hauptsache rohrförmigen Außenfläche ausgeführt, die
einen Spalt mit der Innenfläche des Ziehorgans in dem Bereich bildet,
wo diese den kleinsten Umfang hat. Dieser Bereich ist bei gewissen
Ausführungsformen von einer relativ begrenzten axialen Länge. Bei
den Bewegungen von Dorn und Ziehorgan zueinander verlagert sich der
Spalt entlang der zylindrischen Fläche. Unmittelbar nach Bildung des
bandförmigen Werkstoffbereiches aus kristallisiertem Werkstoff beläuft
sich die Spaltbreite auf einen Wert entsprechend maximal ca. 2/5
der ursprünglichen Werkstoffdicke beim Rohling, und bei der danach
fortsetzenden Relativbewegung beläuft sich die Spaltbreite auf maximal
etwa die halbe ursprüngliche Werkstoffdicke. Während des Verschiebens
des Spalts entlang der zylindrischen Fläche des Dorns reduziert
sich die Werkstoffdicke der Rohlingwand bei Kristallisation des Werkstoffes
in dieser.
Bei noch einer Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse des Formungsorgans
mit einer Übergangsfläche zwischen zwei in der Hauptsache
rohrförmigen Innenflächen mit voneinander abweichendem Umfang ausgeführt.
Gewöhnlich hat die Fläche mit dem größten Umfang eine sehr
geringe axiale Länge, und bei einigen Anwendungen fehlt sie völlig.
Die Übergangsfläche bildet das Ziehorgan des Formungsorgans. Auch
der Dorn ist mit einer Übergangsfläche zwischen zwei in der Hauptsache
rohrförmigen Außenflächen mit voneinander getrenntem Umfang ausgeführt.
Zwischen den Innenflächen und der Übergangsfläche der Hülse
einerseits und den Außenflächen und der Übergangsfläche des Dorns andererseits
bildet sich dadurch ein spaltförmiger Raum, dessen Umfang
sich im Bereich der Übergangsflächen verändert. Die Hülse ist weiterhin
mit einem in Axialrichtung der Hülse beweglichen Gegenhalter
ausgerüstet. In einer Ausgangsstellung nimmt dieser eine obere Lage
zur Aufnahme eines nach oben geöffneten, rohrförmigen Rohlings auf,
während die Hülse gleichzeitig zumindest den Bodenabschnitt des Rohlings
umschließt. In der Anfangsphase des Umformens des Rohlings
durch die axiale Bewegung des Dorns im Verhältnis zur Hülse sind der
Gegenhalter und damit auch der Rohling in ihren Ausgangsstellungen
fixiert, wodurch der Dorn bei seiner Bewegung den Umfang des Rohlings
in einem Bereich zumindest in der Nähe der Mündung des Rohlings
vergrößert. Hierdurch bildet sich beim Rohling der Übergangsbereich
zwischen zwei in der Hauptsache rohrförmigen Werkstoffabschnitten mit
voneinander getrenntem Umkreis.
Bei einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse vorzugsweise
mit einer in der Hauptsache rohrförmigen Innenfläche ausgeführt,
deren Umfang sich in Richtung auf die Außenfläche des Ziehorgans in dem Bereich
vergrößert, wo diese den größten Umfang aufweist. Dieser Bereich
hat in gewissen Ausführungsformen eine verhältnismäßig begrenzte axiale
Länge. Beim Verschieben der Formungsorgane zueinander verlagert
sich der Spalt entlang der rohrförmigen Innenfläche. Unmittelbar
nach Bildung des bandförmigen Werkstoffbereiches aus kristallisiertem
Material beläuft sich die Spaltbreite auf einen Wert von maximal ca.
2/5 der ursprünglichen Werkstoffdicke beim Rohling, und bei der anschließenden,
relativen Bewegung beläuft sich die Spaltbreite maximal
auf etwa die Hälfte der ursprünglichen Werkstoffdicke. Während der
Verlagerung des Spalts entlang der zylindrischen Fläche der Hülse reduziert
sich die Werkstoffdicke bei der Rohlingwand bei Kristallisation
des Werkstoffes in dieser.
Bei noch einer Ausführungsform der Erfindung ist der Dorn des Formungsorgans
mit einer Übergangsfläche zwischen zwei im wesentlichen
rohrförmigen Außenflächen mit voneinander verschiedenem Umfang ausgeführt.
Normalerweise hat die Fläche mit dem größten Umfang eine
sehr kleine axiale Länge, und bei gewissen Anwendungen fehlt sie völlig.
Die Übergangsfläche bildet das Ziehorgan des Formungsorgans.
Auch die Hülse ist mit einer Übergangsfläche zwischen zwei in der
Hauptsache rohrförmigen Innenflächen mit voneinander verschiedenem Umfang
ausgeführt. Zwischen den Innenflächen und der Übergangsfläche
der Hülse einerseits und den Außenflächen und der Übergangsfläche
des Dorns andererseits und bei Hülse und Dorn bei einer Stellung im
Verhältnis zueinander, der der Stellung unmittelbar vor Beginn der
Reduktion der Werkstoffdicke im Übergangsbereich des Rohlings bildet
sich dabei ein spaltförmiger Raum, dessen Umfang sich im Bereich der
Übergangsflächen verändert. Das Formungsorgan ist weiterhin mit einem
axial im Verhältnis zu Hülse und Dorn einstellbaren Aufnahmeorgan
ausgerüstet. Wenn sich der Rohling im Aufnahmeorgan befindet, umschließt
dies zumindest einen Werkstoffbereich im Anschluß an den Boden
des Rohlings. In der Anfangsphase der axialen Bewegung des Dorns
in Richtung zur Mündung des Rohlings folgt die Hülse mit dem Dorn bei
dessen Bewegung, wodurch die Hülse unter Einschluß von Werkstoff des
Rohlings im Bereich unmittelbar an der Mündung des Rohlings den Umfang
des Rohlings im genannten Bereich dadurch verringert, daß Werkstoff
in dem Spalt eingeschlossen wird, der sich zwischen Hülse und
Dorn bildet. Hierbei bilden sich beim Rohling ein Werkstoffbereich,
dessen Umfang kleiner ist als der des Werkstoffbereiches des Rohlings
unmittelbar am Bodenteil des Rohlings sowie ein Übergangsbereich
zwischen diesen beiden Werkstoffbereichen. Die Lage des Übergangsbereiches
im Verhältnis zum Boden des Rohlings bzw. zur Mündungskante
des Rohlings richtet sich nach der axialen Einstellung des
Aufnahmeorgans.
Bei noch einer Ausführungsform der Erfindung ist der Dorn mit einem
axial im Verhältnis zum Dorn beweglichen Gegenhalter ausgeführt. Die
Bewegung des Gegenhalters ist so der Bewegung des Dorns zugeordnet,
daß der Gegenhalter gegen den Boden des Rohlings anliegt und
zumindest während der Bewegung des Dorns im Verhältnis zur Hülse
zwecks Reduktion der Dicke des Werkstoffes im Übergangsbereich den
Rohling gegen das im vorhergehenden Absatz genannte Aufnahmeorgan fixiert.
Eine nähere Beschreibung der Erfindung erfolgt im Anschluß an eine
Anzahl von Abbildungen, wobei
Abb. 1a-f schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur
Kristallisation von Werkstoff in einem Rohling darstellt,
Abb. 2a-f schematisch einen Schnitt durch eine wahlweise Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Kristallisation
von Werkstoff in einem Rohling darstellt,
Abb. 3a-b schematisch einen Schnitt durch den Rohling in dem
Augenblick darstellt, wo das Werkstofffließen zur Bildung
eines bandförmigen Werkstoffbereiches aus kristallisiertem
Werkstoff beginnt,
Abb. 4a-e einen Schnitt durch ein Formungsorgan in den aufeinanderfolgenden
Formungslagen zur Kristallisation
durch Reduktion der Werkstoffdicke bei einem Rohling
zeigt, wobei sich der Innenumkreis des Mündungsteils
im Zusammenhang mit der Umformung des Rohlings vergrößert,
Abb. 5a-e einen Schnitt durch ein Formungsorgan in aufeinanderfolgenden
Formungslagen zur Kristallisation der Reduktion
der Werkstoffdicke bei einem Rohling zeigt,
bei dem der Innenumkreis des Mündungsteils im Zusammenhang
mit dem Umformen des Rohlings verkleinert
wird.
In den Abb. 1-3 sind sowohl das Verfahren der Erfindung für
die Kristallisation von Werkstoff in der Wand eines Rohlings 10 als
auch die prinzipielle Vorrichtung für eine solche Kristallisation
dargestellt. Die Abbildungen zeigen eine Vorrichtung,
in der der Werkstoff in dem in der Hauptsache ebenen Rohling
10 in eine Zwischenform umgeformt wird, in der der Rohling zwei
seitlich versetzte Werkstoffbereiche aufweist, und in der der Werkstoff
in dem einen dieser Werkstoffbereiche durch Reduktion der Werkstoffdicke
kristallisiert wird. Die ebene Form des Rohlings wurde
dabei nur zur besseren Verdeutlichung der Vorgänge
gewählt, die beim Verfahren der Erfindung zu röhrenförmigen
Rohlingen auftreten (Abb. 4 und 5).
Die Abb. 1a-f zeigen ein Formungs- und Kristallisationsorgan
20, 21, 22 im weiteren als Formungsorgan bezeichnet, bestehend aus einem
ersten Teil 20, einem zweiten Teil 21 und einem Antriebs- und Positionierorgan
22, im weiteren Positionierorgan genannt. Der Rohling
10 wird völlig oder teilweise vom Formungsorgan umschlossen. Flüssigkeitskanäle
200, 210 sind zur Regulierung der Temperatur im ersten
Teil und im zweiten Teil des Formungsorgans angeordnet. Das Positionierorgan
22 ist mit einer Nase 220 zwecks Anliegen gegen den ersten
Teil 20 des Formungsorgans und mit einer weiteren Nase 221 zwecks Anliegen
gegen den zweiten Teil 21 des Formungsorgans versehen, worüber
hinaus der untere Teil 222 des Positionierorgans zwecks Anliegen
gegen den Rohling 10 ausgeführt ist. Im weiteren werden die Begriffe
"untere" und "obere" bzw. "rechte" und "linke" zur Vereinfachung der
Beschreibung benutzt, wobei sich die Ausdrücke auf die Orientierung
des Formungsorgans bzw. Rohlings beziehen, die in der Abbildung dargestellt
ist. Die in den Abbildungen gewählte Orientierung ist jedoch
völlig beliebig. Dies gilt auch für die Orientierung der Formungsorgane
in Abb. 4-5. Der erste Teil und der zweite Teil des Formungsorgans
haben zueinander gerichtete Flächen 201 bzw. 211. Die
beiden Flächen haben je einen oberen, senkrechten Flächenabschnitt
202, 212 und einen unteren, senkrechten Abschnitt 203, 213, die über
S-ähnliche Übergangsflächen 204 bzw. 214 im Verhältnis zueinander parallel
versetzt sind. Die beiden S-ähnlichen Übergangsflächen 204, 214
stellen Umformungsorgane dar, die bei der Bewegung des ersten Teils
20 im Verhältnis zum zweiten Teil 21 zuerst den Werkstoff im unteren
Teil des Rohlings seitlich im Verhältnis zum Werkstoff im oberen Teil
des Rohlings verschieben und anschließend bei der weiteren Relativbewegung
der Formungsorganteile 20, 21 die Werkstoffdicke bei Verlängerung
des Rohlings in der relativen Bewegungsrichtung der Teile
und mit Anfang im Übergangsbereich zwischen den seitlich versetzten
Werkstoffbereichen reduzieren. Die Parallelverschiebung der oberen
bzw. der unteren Fläche wurde weiterhin so gewählt, daß eine
senkrechte Ebene, die die Fortsetzung des oberen Flächenabschnittes
202 beim ersten Teil des Formungsorgans darstellt, auf einen Abstand
zum unteren Flächenabschnitt 213 beim zweiten Teil des Formungsorgans
hat, dessen Größenordnung der Werkstoffdicke des kristallisierten
Werkstoffes in einem aus dem Rohling geformten Vorformling 13 entspricht.
Das Positionierorgan 22 besteht unterhalb der untersten der
beiden Nasen 220, 221 aus einer Scheibe 223, deren Dicke mit der Dicke
des Rohlings 10 übereinstimmt. Die Scheibe dient als Abstandorgan
zwischen den oberen Flächenabschnitten 202, 212 des Formungsorgans,
die somit einen gegenseitigen Abstand haben, der im großen und ganzen mit
der Werkstoffdicke des Rohlings übereinstimmt. Weiter gilt, daß eine
senkrechte Ebene, die die Fortsetzung des unteren Flächenabschnittes
203 beim ersten Teil des Formungsorgans darstellt, einen Abstand zum
unteren Flächenabschnitt 213 beim zweiten Teil des Formungsorgans
hat, der der Werkstoffdicke des Rohlings entspricht. Das Positionierorgan
22, der erste Teil 20 des Formungsorgans und der zweite
Teil 21 des Formungsorgans sind über Antriebsorgane miteinander verbunden
und für senkrechte Verschiebung gelagert. Antriebsorgane und
Lagerungen sind nicht in den Abbildungen dargestellt.
In Abb. 1a-f und 3a ist Schritt für Schritt die Umformung des Rohlings
10a in den Vorformling 13 dargestellt. In Abb. 1a ist der Rohling
10 zwischen den beiden oberen Flächenabschnitten 202, 212 angeordnet
und liegt gegen den unteren Teil 222 des Positionierorgans an.
Durch die Antriebsorgane wird das Positionierorgan abwärts verschoben,
wobei die Nase 220, die gegen den ersten Teil 20 des Formungsorgans
anliegt, diesen abwärts in der Abbildung versetzt, bis die Nase
221 des Positionierorgans gegen den zweiten Teil 21 des Formungsorgans
anschlägt (Abb. 1c). Der untere Teil 222 des Positionierorgans
verschiebt gleichzeitig den Rohling abwärts, wobei der Rohling zwecks
Bildung eines oberen Werkstoffbereiches 102 und eines unteren Werkstoffbereiches
103 umgeformt wird. Die beiden Werkstoffbereiche sind
durch den Übergangsbereich 104 voneinander getrennt. Die Lage des
Positionierorgans 22 ist nun im Verhältnis zum zweiten Teil des Formungsorgans
fixiert. Durch die Antriebsorgane wird der erste Teil
des Formungsorgans weiter abwärts versetzt, wobei die Übergangsfläche
204 die Werkstoffdicke im Übergangsbereich 104 in einem bandförmigen
Bereich 105 auf eine verbleibende Dicke reduziert, die der Dicke entspricht,
die der Werkstoff bei freiem Strecken bis zum Fließen erhält.
Hierbei wird der Werkstoff in dem bandförmigen Bereich kristallisiert,
und es bilden sich Übergangszonen 106, 107 zwischen
nicht kristallisiertem und kristallisiertem Werkstoff. Bei der weiteren
Bewegung des ersten Teils des Formungsorgans wird die untere
Übergangszone 107 bei Kristallisation des Werkstoffes im Rohling in
den unteren Werkstoffbereich 103 des Rohlings verlagert, und hierbei
reduziert sich die Wanddicke des Werkstoffes auf eine verbleibende
Wanddicke, die der entspricht, die der Werkstoff bei freiem Strecken
bis zum Fließen erhält. Der obere Werkstoffbereich 102 des Rohlings
ist, nachdem die Nase 221 des Positionierorgans gegen den zweiten
Teil des Formungsorgans angeschlagen hat, vom Formungsorgan umschlossen,
so daß die Form des oberen Werkstoffbereiches während der Bildung
der Übergangszonen 106, 107 und während dem Versetzen der unteren
Übergangszone unverändert bleibt.
Die Abb. 2a-f entsprechen den vorher beschriebenen Abb.
1a-f. Die Parallelverschiebung zwischen den oberen Flächenabschnitten
und den unteren Flächenabschnitten beim ersten Teil 20a des
Formungsorgans und zweiten Teil 21a des Formungsorgans ist jedoch
größer als der in Abb. 1a-f dargestellten Ausführungsform. Das
Positionierorgan 22a ist auf diese größere Parallelverschiebung abgestimmt.
In der Stellung, wo die linke Nase 220a des Positionierorgans
22a gegen den ersten Teil des Formungsorgans anliegt, bildet der unterste
Teil des Positionierorgans 22a teils eine Anliegerfläche gegen
die obere Kante und gegen die linke Seitenfläche des Rohlings 10,
teils eine Teilfläche 204a′ in der S-ähnlichen Übergangsfläche 204a
im Anschluß an den ersten Teil des Formungsorgans.
Die Umformung des Rohlings zur Bildung der beiden seitlich versetzten
Werkstoffbereiche 102a, 103a und des dazwischenliegenden Übergangsbereiches
104a sowie für die Kristallisation des Werkstoffes im Rohling
ist völlig analog mit der Umformung, die im Anschluß an Abb. 1a-f
beschrieben ist.
Die Abb. 3a bzw. 3b zeigen den Rohling 10c bzw. 10g, nachdem
die Werkstoffdicke in dem bandförmigen Bereich 105 bzw. 105a auf eine
verbleibende Dicke reduziert worden ist, die der Dicke entspricht,
die der Werkstoff bei freiem Strecken bis zum Fließen erhält.
In obiger Einzelbeschreibung im Anschluß an Abb. 1-3 wurde angenommen,
daß der Werkstoff in einen in der Hauptsache ebenen Rohling umgeformt
wird. Das oben beschriebene Bewegungsschema für die Teile
des Formungsorgans, die Angaben über die gegenseitigen Abtände, die
Werkstoffdicke beim kristallisierten bzw. nicht kristallisierten
Werkstoff haben auch bei Rohlingen von beliebiger Form Gültigkeit.
Im folgenden wird die Anwendung der Erfindung bei rohrförmigen Rohlingen
beschrieben, wo der Schnitt rechtwinklig zur Axialrichtung beliebige
Form hat.
In Abb. 4a-e ist ein Schnitt durch ein mechanisches Formungsorgan 49
zur Kristallisation des Werkstoffes in einem rohrförmigen Rohling
dargestellt. In den Abbildungen ist die linke Hälfte ohne Rohling
bzw. Vorformling und die rechte Hälfte mit Rohling bzw. Vorformling
gezeigt.
In den Abbildungen ist ein Rohling 30 in verschiedenen Phasen 30a-d
des Umformens in einen Vorformling 33 gezeigt. Die inneren Flächen
des Rohlings bzw. Vorformlings haben in den Abbildungen die Hinweisziffern
300 bzw. 330 und die äußeren Flächen die Hinweisziffern 301
bzw. 331. In Abb. 4a-e ist eine einen Gegenhalter 42 umgebende Aufnahmehülse
43 dargestellt, die in ihrem oberen Teil mit einer Vertiefung
mit einer Bodenfläche 420 versehen ist. Diese Bodenflächen geht
in die innere Fläche 430 der Aufnahmehülse über, und zusammen mit der
Aufnahmehülse bildet die Bodenfläche ein tassenähnliches Aufnahmeorgan
zur Aufnahme des Rohlings 30a. Der Gegenhalter 42 ist im Verhältnis
zur Aufnahmehülse 43 zwecks Einstellung der Tiefe des tassenähnlichen
Aufnahmeorgans axial verschiebbar. Bei dem in der Abbildung
gezeigten Ausführungsbeispiel ist am Gegenhalter eine mittige, in
der Abbildung senkrecht gerichtete Gewindewelle 425 angebracht, die
mit einem mittleren Gewindeloch 432 in der Aufnahmehülse 43 zusammenwirkt.
Eine Sicherungsmutter 426 fixiert die Welle 425 und damit
auch den Gegenhalter in der Axialstellung im Verhältnis zur Aufnahmehülse,
für die der Gegenhalter eingestellt wird.
Die Aufnahmehülse 43 wiederum ist von einer Formungshülse 40 umgeben,
deren Innenfläche 402 an die Außenfläche 431 der Aufnahmehülse anschließt.
Die Formungshülse ist mit Kanälen 407 für Flüssigkeit zum
Transport von Wärmeenergie zu oder von der Formungshülse versehen.
Mit in den Abbildungen nicht dargestellten Antriebsorganen wird die
Formungshülse axial im Verhältnis zu dem genannten, tassenähnlichen
Organ verschoben. Die innere Fläche 430 der Aufnahmehülse 434,
die im Anschluß an die Mündungskante der Formungshülse in die Innenfläche
der Formungshülse übergeht. Die Mündungskante der Formungshülse
hat eine konkave, innere Mündungskantenfläche 404, die in der
axialen Stellung, die das tassenähnliche Aufnahmeorgan im Verhältnis
zur Formungshülse in Abb. 4a einnimmt, eine Fortsetzung der Mündungskante
des tassenähnlichen Organs bildet und zusammen mit dieser eine
S-förmige, innere Mündungskantenfläche bildet.
Ein Dorn 41 ist zur axialen Verschiebung im Verhältnis zu sowohl der
Aufnahmehülse 43 als auch der Formungshülse 40 und dem Gegenhalter 42
angeordnet, wobei die Antriebsorgane in den Abbildungen nicht dargestellt
sind. Im Dorn sind Flüssigkeitskanäle 417 zum Transport von
Wärmeenergie zum oder vom Dorn angeordnet. Weiterhin besitzt der
Dorn einen oberen Teil 416 mit einer in der Hauptsache zylindrischen
äußeren Fläche 413 und einen unteren Teil 415 mit einer in der Hauptsache
zylindrischen äußeren Fläche 412, deren Umfang kleiner ist als
der der oberen Fläche. Außerdem gibt es beim Dorn eine Übergangsfläche
414, die den Übergang zwischen den beiden in der Hauptsache zylindrischen
Flächen 412, 413 bildet und eine Form hat, die der Form
der im vorhergehenden Absatz beschriebenen S-förmigen, inneren Mündungskantenfläche
entspricht.
Im Anschluß an die Aufnahmehülse 43 und die Formungshülse 40 sind Anschläge
44 angeordnet, die mit in ihrer axialen Stellung einstellbaren
Abstandsorganen 45 im Anschluß an den Dorn 41 zusammenwirken. Bei
dem in den Abbildungen gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Abstandsorgane
in Halter 450 eingeschraubt und werden mittels Sicherungsmuttern
451 in der eingestellten Lage fixiert.
Der Rohling 30a wird der Vorrichtung mit Gegenhalter 42, Aufnahmehülse
43 und Formungshülse 40 in den in Abb. 4a dargestellten axialen
Stellungen zugeführt. Hierdurch liegt der Rohling 30a stabil gegen
die Bodenfläche 420 in der Vertiefung des Gegenhalters an und
wird von der Aufnahmehülse 43 umschlossen. Bei unveränderter Einstellung
der vorgenannten Organe wird der Dorn 41 durch Antriebsorgane
in der Abbildung abwärts versetzt und bewegt sich mit seiner unteren
zylindrischen Fläche in den Rohling hinein, wobei der Rohling 30a
zuerst gegen die Bodenfläche 420 und deren oberen Teil fixiert wird,
wonach der Rohling durch Beeinflussung der Übergangsfläche
414 und der oberen zylindrischen Fläche 413 des Dorns ausgekragt
wird. Der Rohling erhält dabei einen oberen zylindrischen Teil 303
und einen unteren zylindrischen Teil 302, dessen Umfang kleiner ist
als der des oberen Teils, wobei sich zwischen den beiden Teilen ein
Übergangsbereich 304 (vgl. Abb. 4b) bildet. Da der Dorn den Rohling
gegen die Bodenfläche 420 fixiert, wird sichergestellt, daß der Übergangsbereich
die richtige Lage im Verhältnis zur Mündungskante bzw.
zum geschlossen Boden des Rohlings erhält. Die Bewegung des Dorns in
Richtung zu Gegenhalter, Aufnahmehülse und Formungshülse endet, wenn
die Abstandsorgane 45 auf die Anschläge 44 auftreffen. Durch Einstellung
der Lage der Abstandsorgane wird erreicht, daß die Bewegung der
Dorne endet, wenn der spaltähnliche Raum, der sich zwischen dem Dorn
41 einerseits und der Formungshülse 40 und Aufnahmehülse 43 andererseits
bildet, eine Breite entsprechend der Werkstoffdicke des umgeformten
Rohlings 30b erreicht hat. Die Stellungen der Formungsorgane
entsprechen den Positionen, die oben im Anschluß an die Abb.
1c und 2c beschrieben worden sind. Bisher geschah somit lediglich
eine Umformung des Werkstoffes im Rohling, ohne daß der Werkstoff im
Rohling in Axialrichtung des Rohlings verlängert worden ist. Die
Vergrößerung des Umfangs, die im oberen Teil des Rohlings stattgefunden
hat, ist normalerweise so gering, daß sie keine
merkbare Orientierung des Werkstoffes in Umfangsrichtung des Rohlings
mit sich bringt.
Die Formungshülse 40 (vgl. Abb. 4c) bewegt sich nun aufwärts in der
Abbildung unter Beibehaltung des Abstandes des Dorns 41 zur Aufnahmehülse
43 und zum Gegenhalter 42. Die innere, konkave Mündungskantenfläche
404 der Formungshülse nähert sich dabei der Übergangsfläche
414 des Dorns 41 und reduziert die Werkstoffdicke im Übergangsbereich
304 des Rohlings auf einen Wert entsprechend der Dicke, die der Werkstoff
bei freiem Ziehen bis zum Fließen erhält. Hierbei wird der
Werkstoff in einem bandförmigen Bereich 305 im Übergangsbereich (vgl.
Abb. 1d, 2d, 3a, b) kristallisiert, und es bilden sich Übergangszonen
306, 307 zu dem durch eine Dickenreduktion noch nicht kristallisiertem
Werkstoff.
Von Antriebsorganen wird anschließend (vgl. Abb. 4d) die Formungshülse
40 weiter in der Abbildung aufwärts bei gleichzeitiger Reduktion
der Wanddicke und einer dieser entsprechenden Verlängerung des Rohlings
in dessen Axialrichtung bewegt. Gleichzeitig mit der Reduktion
der Werkstoffdicke im oberen Teil des Rohlings wird der Werkstoff
kristallisiert. Der Gegenhalter 42 und die Aufnahmehülse 43 sind
nicht mehr am Umformvorgang des Rohlings beteiligt und werden deshalb
entfernt.
In gewissen Anwendungsbeispielen dauert die Bewegung der Formungshülse
im Verhältnis zum Dorn 41 an, bis sämtlicher Werkstoff im oberen
Teil des Rohlings eine Dickenreduktion erfahren hat (vgl. Abb. 4e).
Hierbei erhält man einen Vorformling, bei dem nur Werkstoff im oberen
Teil des Vorformlings eine Dickenreduktion erfahren hat und deshalb
eine Streckkristallisation aufweist. Danach wird der Vorformling aus
der Ausrüstung entfernt. Aus dem gebildeten Vorformling wird ein Behälter
geformt, dessen Mündung, Hals, Brust und Behälterkörper aus in
Axialrichtung des Behälters streckkristallisiertem Werkstoff besteht.
In dem geformten Behälter hat der Werkstoff in den soeben genannten
Teilen eine Kristallisation, an der die beim Umformen des Rohlings in
den Vorformling aufgetretene Streckkristallisation mit ca. 10-17% an
der Gesamtkristallisation im Werkstoff der Behälterwand beteiligt
ist. In anderen Anwendungsbeispielen stellt der gebildete Vorformling
das gewünschte Enderzeugnis dar.
Bei solchen Anwendungsbeispielen, wo bei dem gebildeten Vorformling
eine Mündungskante aus nicht streckkristallisiertem Werkstoff erwünscht
ist, wird die Bewegung der Formungshülse unterbrochen, bevor
der gesamte Werkstoff im oberen Teil des Rohlings eine Dickenreduktion
erfahren hat. Der Werkstoff in der Mündungskante wird danach bei
gewissen Anwendungsbeispielen thermokristallisiert, um einen oberen
Wulst aus ziemlich steifem Werkstoff zu bilden, die z. B. zum Anbringen
eines Kronenkorkens geeignet ist.
Bei gewissen Anwendungsbeispielen, vor allem, wenn die Anwendung einer
bereits vorhandenen Ausrüstung erwünscht ist, wird ein Rohling im
Spritzgießverfahren hergestellt, dessen Mündungsteil Gewinde aufweist
und dessen Rohlingwand im Bereich am Mündungsteil eine innere oder
äußere Übergangsfläche auf einen Werkstoffbereich mit kleinerem Umfang
als beim unmittelbar oberhalb liegenden Bereich hat. Der Bereich
am Mündungsteil wird unter Anwendung der oben beschriebenen
Technik streckkristallisiert, wonach der gebildete Vorformling in konventioneller
Blasformtechnik in einen Behälter umgeformt wird.
Oben wurde eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben,
und aus diesen geht eindeutig hervor, daß es im Rahmen der
Erfindung möglich ist, die Werkstoffbereiche, die eine Streckkristallisation
erhalten, im großen ganzen beliebig zu verlegen und eine beliebige
Axiallänge erhalten zu lassen.
Die Abb. 5a-e zeigt Querschnitte einer Ausführungsform eines mechanischen
Formungsorganes 59 für die Kristallisation von Werkstoff in
einem rohrförmigen Rohling. Die Abbildungen zeigen das Formungsorgan
in den aufeinanderfolgenden Arbeitsstellungen zur Kristallisation
des Werkstoffes im Rohling. Die Abbildungen sind symmetrisch um eine
senkrechte Symmetrielinie. Die linke Hälfte der Abbildungen zeigt
die Anordnung ohne Rohling 60 bzw. Vorformling 63 und die rechte die
Anordnung mit Rohling bzw. Vorformling.
In den Abbildungen ist auch der Rohling 60 in den verschiedenen Umformungsphasen
60a-d in den Vorformling 63 dargestellt. In den Abbildungen
tragen die innere Fläche des Rohlings die Hinweisziffer 600
und die äußere Fläche die Hinweisziffer 601. Für die entsprechenden
Flächen beim Vorformling 63 wurden die Hinweisziffern 630 bzw. 631
verwendet.
In Abb. 5a-e erkennt man eine Aufnahmehülse 52 mit einer Innenfläche
520, die ein tassenähnliches Organ zur Aufnahme des Rohlings 60a bildet.
Oberhalb der Aufnahmefläche ist ein Ziehdorn 50 angeordnet, dessen
unterer Teil mit einem Gegenhalter 507 mit einer äußeren Begrenzungsfläche
508 endet, wobei diese äußere Begrenzungsfläche in der Form
der Innenfläche des Rohlings im verschlossenen Teil angepaßt ist.
Der Ziehdorn besitzt einen oberen Teil mit einer in der Hauptsache
zylindrischen Außenfläche 502 und einen unteren Teil mit einer in der
Hauptsache zylindrischen Außenfläche 503 mit einem größeren Umfang
als der der oberen Außenfläche. Die beiden Zylinderflächen gehen
über eine Übergangsfläche 504 ineinander über. Der Gegenhalter 507
ist im Verhältnis zum Ziehdorn dadurch axial verschiebbar, daß der
Gegenhalter am unteren Teil einer Gleitstange 505 befestigt ist, die
in einem mittigen, zylindrischen Hohlraum im Ziehdorn läuft. Ein auf
der Gleitstange angeordnetes Anschlagorgan 509 bestimmt die Endstellung
der Abwärtsbewegung der Gleitstange und damit auch die unterste
Stellung des Gegenhalters.
Der Ziehdorn 50 ist, zumindest im Bereich des oberen Teils der unteren
Zylinderfläche 503, der Übergangsfläche 504 und des unteren Teils
der oberen Zylinderfläche 502 von einer Umformungshülse 51 umgeben,
der die Innenfläche zusammen mit den Außenflächen des Ziehdorns einen
Spalt bildet, dessen Breite im wesentlichen mit der Wanddicke des
Rohlings übereinstimmt. Auch die Innenfläche der Umformungshülse hat
somit einen oberen Teil mit einer im wesentlichen zylindrischen Innenfläche
512 und einen unteren Teil mit einer im wesentlichen zylindrischen
Innenfläche 513 mit einem größeren Umfang als der der
oberen Innenfläche. Die beiden Zylinderflächen gehen über die Übergangsfläche
514 ineinander über.
An der Umformungshülse 51 ist weiterhin das Festhalteorgan 54 befestigt,
in das der obere Teil der Gleitstange 505 eingeschraubt und
mittels einer Mutter gesichert ist. Diese Bauweise führt mit sich,
daß der Abstand des Gegenhalters 507 zur Umformungshülse 51 und besonders
zu deren Übergangsfläche 514 einstellbar ist. Die gezeigte
Bauweise stellt nur ein Beispiel dafür dar, wie eine veränderliche
Einstellung des Abstandes zwischen Gegenhalter 507 und Umformungshülse
51 erzielt werden kann.
Die Umformungshülse 51 ist in (nicht abgebildeten) Gleitorganen gelagert,
an denen die Umformungshülse mit angebauter Gleitstange 505
und der auf der Gleitstange angeordnete Gegenhalter 507 in Axialrichtung
der Umformungshülse in eine und aus einer Stellung (vgl. Abb.
5b) entlang versetzt wird, in der die Umformungshülse gegen die Aufnahmehülse
52 anliegt, und wo sich zwischen der unteren zylindrischen
Fläche 503 des Ziehdorns und der äußeren Begrenzungsfläche 508 des
Gegenhalters einerseits und der Innenfläche 520 der Aufnahmehülse andererseits
ein Spalt bildet, dessen Breite in der Hauptsache mit der
Werkstoffdicke beim Rohling 60 übereinstimmt. Der soeben genannte
Spalt schließt an den vorher beschriebenen Spalt zwischen Ziehdorn 50
und Umformungshülse 51 an und geht in diesen über.
In Abb. 5c und 5d ist eine Ausführungsform des mechanischen Formungsorgans
dargestellt, bei der die Aufnahmehülse 52 aus einem in der
Hauptsache zylindrischen Hülsenteil 522 und einem in diesem liegenden
Bodenteil 523 besteht, wobei letzterer eine schalenförmige, obere Begrenzungsfläche
aufweist, die der Form des Bodenverschlusses beim
Rohling entspricht. Über Einstellschrauben 524 wird der Bodenteil in
Axialrichtung im Verhältnis zum zylindrischen Hülsenteil 522 und damit
im Verhältnis zur Umformungshülse 51 bei deren Anschluß an die
Aufnahmehülse 52 eingestellt. Sowohl die Umformungshülse als auch
der Ziehdorn 50 haben Kanäle 516 bzw. 506 für den Transport von Flüssigkeit
zwecks Zufuhr und/oder Abfuhr von Wärmeenergie aus der Hülse
bzw. dem Ziehdorn. Im Sinne der Vereinfachung und Verdeutlichung
sind diese Kanäle nur in den Abb. 5c und 5d dargestellt.
Zwecks Umformung eines Rohlings 60 in einen Vorformling wird der Rohling
in die Aufnahmehülse 52 (vgl. Abb. 5a) eingebracht, wonach der
Ziehdorn 50 und der Gegenhalter 507 von (nicht gezeigten) Antriebsorganen
in Richtung zur Aufnahmehülse in eine Stellung gebracht werden,
bei der der Rohling durch den Gegenhalter 507 gegen den Bodenteil 523
der Aufnahmehülse fixiert wird und die Übergangsfläche 504 des Ziehdorns
50 eine Stellung einnimmt, die bei dem weiteren Umformen des
Rohlings bestimmt, wo sich der Übergangsbereich 604 des Rohlings bilden
soll. Die Umformungshülse 51 wird anschließend von Antriebsorganen
bis zum Anliegen gegen die Aufnahmehülse 52 versetzt, wobei der
obere Teil des Rohlings von der unteren Innenfläche 513 der Umformungshülse
umschlossen wird, und wobei die Übergangsfläche 514 der
Umformungshülse bei der weiteren Bewegung der Umformungshülse den
Werkstoff im oberen Teil des Rohlings in den Spalt einbördelt, der
sich zwischen der oberen Zylinderfläche 512 der Umformungshülse und
der oberen Zylinderfläche 502 des Ziehdorns befindet (vgl. Abb. 5b).
Beim Einbördeln erhält der Rohling einen oberen, im wesentlichen
zylindrischen Werkstoffbereich 602 mit einem geringerem Umfang als
der des unteren, in der Hauptsache zylindrischen Werkstoffbereiches
603 des Rohlings. Die beiden Werkstoffbereiche sind durch den Übergangsbereich
604 voneinander getrennt. Die Positionen der Formungsorgane
entsprechen den Positionen, die oben im Anschluß an Abb. 1c
und 2c beschrieben worden sind.
Danach versetzen (nicht abgebildete) Ziehorgane (vgl. Abb. 5c) den
Ziehdorn in der Abbildung aufwärts, wobei die Werkstoffdicke in einem
bandförmigen Bereich 605 im Übergangsbereich zwischen dem oberen zylindrischen
Bereich 602 des Rohlings und dem unteren zylindrischen
Bereich 603 des Rohlings auf eine Dicke reduziert wird, die der Dicke
entspricht, die der Werkstoff bei freiem Strecken bis zum Fließen erhält.
Hierbei wird der Werkstoff in dem bandförmigen Bereich kristallisiert,
und zwischen Werkstoff von unveränderter Werkstoffdicke
und kristallisiertem Werkstoff bilden sich die Übergangszonen 606,
607. Bei der weiteren Axialverschiebung des Ziehdorns im Verhältnis
zur Umformungshülse 51 wird die Übergangszone 607 in der Abbildung
aufwärts verlagert, wobei sich gleichzeitig der Rohling in seiner
Axialrichtung verlängert und der Werkstoff im eingebördelten, oberen
Werkstoffbereich des Rohlings kristallisiert wird. Während der Kristallisation
des Rohlings werden die durch die Einbördelung erhaltenen,
äußeren Durchmesser des Rohlings unverändert beibehalten.
Wenn bei sämtlichem Werkstoff im oberen Teil des Rohlings eine Dickenreduktion
und damit auch eine Kristallisation stattgefunden hat,
hat sich somit ein Rohling, mit einem unteren Teil aus Werkstoff, bei
dem keine Streckkristallisation stattgefunden hat, und mit einem oberen
Teil, der aus Werkstoff besteht, der eine solche Kristallisation
erhalten hat, gebildet.
Im Anschluß an Abb. 4-5 wurde der Rohling mit einem verschlossenen
Bodenteil gezeigt. Die beschriebene Technik ist jedoch auch bei an
beiden Enden geöffneten Rohren anwendbar. Zum Vergleich wird z. B.
auf die Ausführungsform gemäß Abb. 4 verwiesen, wo der Boden
des Rohlings nicht am Umformungs- und Kristallisationsverlauf beteiligt
ist, sondern lediglich dem Zweck dient, den Rohling in die richtige
Lage im Umformungs- und Kristallisationsorgan zu bringen.
In der Beschreibung zu den Abb. 4-5 wurden die Ausdrücke zylindrische
Form, zylindrische Fläche, Durchmesser usw. benutzt. Wie
bereits angeführt, ist die Erfindung jedoch anwendbar für rohrförmige
Rohlinge, sowohl offene als auch verschlossene, mit beliebigem, z. B.
quadratischem, rechteckigem, vieleckigem Querschnitt oder einem Querschnitt
mit gewölbter geschlossener oder offener Begrenzung usw.
Die Lage des Übergangsbereiches 304, 604 zwischen den im Verhältnis
zueinander seitlich versetzten Werkstoffbereichen 302, 602 bzw. 303,
603 kann im großen ganzen in Axialrichtung des vorgeformten Rohlings
beliebig gewählt werden. Dadurch ist es auch möglich, bei Bedarf den
Werkstoff in dem unmittelbar am Boden liegenden Werkstoffbereich
302 zur Bildung eines Bodens für den aus dem Vorformling geformten
Behälter zu verwenden.
Bei der Erzeugung des bandförmigen Bereiches 105, 305, 605 aus kristallisiertem
Werkstoff und bei der weiteren Kristallisation des Werkstoffes
im Rohling durch Verlagerung der Übergangszonen 106, 107; 306,
307; 606, 607 darf die Temperatur des Werkstoffes einen Höchstwert
nicht überschreiten. Um dies zu erreichen, werden zumindest die Flächen
des Formungsorgans, die gegen Werkstoff anliegen, auf einer Temperatur
von weniger als 125°C und vorzugsweise auf einer Temperatur im Bereich
70-105°C gehalten.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die angestrebte Wirkung
auch dann erzielt wird, wenn der Abstand zwischen den ersten Teilen
20, 40, 50 der Formungsorgane und den zweiten Teilen 21, 41, 51 der Formungsorgane
beim Verlagern der Übergangszone kleiner ist als die Dicke,
die der Werkstoff bei freiem Strecken bis zum Fließen erhalten
würde. Somit werden auch in diesem Fall streckkristallisierte Werkstoffbereiche
im Zusammenhang mit der Reduktion der Werkstoffdicke
gebildet.
In sämtlichen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurden
bei rohrförmigen Rohlingen der Übergangsbereich und die Übergangszone
durch die Umformung des Rohlings in einem oberen, an die Mündung
des Rohlings anschließenden Teil erhalten. Überraschenderweise hat
sich jedoch gezeigt, daß es gemäß der Erfindung möglich ist, den Übergangsbereich
und die Übergangszonen auch durch eine Reduktion des Umfangs
beim unteren (Boden)Teil des Rohlings zu erhalten. Danach
geschehen die Streckung und Kristallisation des Werkstoffes nach der
bereits beschriebenen Technik. Insbesondere bei Vorformlingen mit
großer axialer Länge ist es von Vorteil, den Übergangsbereich durch
ein Umformen des unteren Teils des Rohlings herzustellen.
Claims (14)
1. Verfahren zur Bildung eines röhrenförmigen Vorformlings
(13, 33, 63) durch Formung und Kristallisation von Werkstoff
in der Wand eines Rohlings (10, 30, 60) aus thermoplastischem
Kunststoff, wobei die Kristallisation durch
Reduktion der Werkstoffdicke auf eine Dicke erfolgt, die
der Werkstoff bei freiem Strecken bis zum Fließen erhalten
würde, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Rohlings so
geformt wird, daß sie erste und zweite radial zueinander
versetzte Wandbereiche (102, 302, 602; 103, 303, 603) und einen
Zwischenbereich (104, 304, 604) zwischen denselben
aufweist, daß Druck auf den
Zwischenbereich (104, 304, 604) der Wand des Rohlings
dadurch ausgeübt wird, daß ein erster Teil (20, 40, 50)
und ein zweiter Teil (21, 41, 51) einer mechanischen
Formungseinrichtung (29, 49, 59) relativ zueinander bewegt
werden, wobei der Druck so angelegt wird, daß die Dicke
wenigstens eines Teils des Zwischenbereichs auf den Wert
reduziert wird, den das Material beim freien Strecken bis
zum Fließen erhalten würde, wodurch das so in der Dicke
reduzierte Mittel kristallisiert und zwei Übergangszonen
(106, 306, 606 bzw. 107, 307, 607) in der Wand des Rohlings
zwischen kristallisiertem und nicht kristallisiertem
Material gebildet werden, und daß Druck auf den Rohling
ausgeübt wird, um wenigstens eine der Übergangszonen
entlang der Wand des Rohlings vom Zwischenbereich (104,
304, 604) weg zu bewegen, so daß das Material in dem
ersten oder zweiten Wandbereich fortschreitend in seiner
Dicke reduziert und dadurch kristallisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
während der Verschiebung der Übergangszone (107, 307, 607)
im Rohling der kleinste Abstand zwischen dem ersten Teil
(20, 40, 50) des Formungsorgans, im Bereich für das
Anliegen gegen die eine Fläche des Rohlings in der Übergangszone,
und dem zweiten Teil (21, 41, 51) des Formungsorgans,
im Bereich für das Anliegen gegen die gegenüberliegende
Fläche des Rohlings, von einer Größenordnung ist,
die der Dicke entspricht, die der Werkstoff bei freiem
Strecken bis zum Fließen erhalten würde, und daß der
Abstand dabei vorzugsweise größer als diese Dicke ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
während der Verschiebung der Übergangszone (107, 307, 607)
im Rohling der kleinste Abstand zwischen dem ersten Teil
(20, 40, 50) des Formungsorgans, im Bereich für das
Anliegen gegen die eine Fläche des Rohlings in der Übergangszone,
und dem zweiten Teil (21, 41, 51) des Formungsorgans,
im Bereich für das Anliegen gegen die gegenüberliegende
Fläche des Rohlings, von einer Größenordnung ist,
die der Dicke entspricht, die der Werkstoff bei freiem
Strecken bis zum Fließen erhalten würde, und daß der
Abstand dabei vorzugsweise kleiner als diese Dicke ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (304, 604) durch
Umformung eines vorzugsweise an einem Ende verschlossenen
Rohlings (30, 60) unter Beibehaltung des in der Hauptsache
amorphen Gefüges beim Werkstoff gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (304) beim
Spritzgießen des Rohlings (30c) gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein äußeres, vorzugsweise ringförmiges
Ziehorgan (40) am Formungsorgan (49) gegen die äußere
Fläche (301) des Übergangsbereiches (304) angesetzt wird,
daß das Ziehorgan (40) bei Reduktion des Abstandes zu der
gegen die innere Fläche (300) des Übergangsbereiches
anliegenden Fläche (414, 413) beim zweiten Teil des
vorzugsweise als Dorn (41) ausgeführten Formungsorgans in
Axialrichtung des Rohlings verschoben wird, wobei die
Wanddicke beim Werkstoff des Rohlings in einem bandförmigen
Bereich (305) zwischen Ziehorgan (40) und zweitem Teil
des Formungsorgans auf eine verbleibende größte Dicke
entsprechend der Dicke, die der Werkstoff bei freiem
Strecken bis zum Fließen erhalten würde, reduziert wird,
wobei sich die Übergangszonen (306, 307) bilden, und daß
das Ziehorgan (40) bei der weiteren Verschiebung im
Verhältnis zum zweiten Teil (41) des Formungsorgans die
eine Übergangszone (307), bei gleichzeitiger Kristallisation
des Werkstoffes im Rohling durch Reduktion der
Wanddicke von nicht kristallisiertem Werkstoff, in Axialrichtung
des Rohlings verlagert.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein inneres, vorzugsweise ringförmiges
Ziehorgan (50) am Formungsorgan (59) gegen die innere
Fläche (630) des Übergangsbereiches (604) angesetzt wird,
daß das Ziehorgan (50) bei Reduktion des Abstandes zu der
der gegen die äußere Fläche (601) des Übergangsbereiches
anliegenden Fläche (512, 514) beim zweiten Teil des
vorzugsweise als Hülse (51) ausgeführten Formungsorgane in
Axialrichtung des Rohlings verschoben wird, wobei die
Wanddicke beim Werkstoff des Rohlings in einem bandförmigen
Bereich (605) zwischen dem Ziehorgan (50) und dem
zweiten Teil des Formungsorgans auf eine verbleibende
größte Dicke entsprechend der Dicke, die der Werkstoff bei
freiem Strecken bis zum Fließen erhalten würde, reduziert
wird, wobei sich die Übergangszonen (606, 607) bilden, und
daß das Ziehorgan (50) bei der weiteren Verschiebung im
Verhältnis zum zweiten Teil des Formungsorgans die eine
Übergangszone (607), bei gleichzeitiger Kristallisation
des Werkstoffes im Rohling durch Reduktion der Wanddicke
von nicht kristallisiertem Werkstoff, in Axialrichtung des
Rohlings verlagert.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Formungsflächen des Formungsorgans
bei dem Werkstoff Polyäthylenterephthalat eine Temperatur
von unter ca. 125°C und vorzugsweise eine Temperatur im
Bereich 70-105°C hat.
9. Mechanisches Formungsorgan (49, 59) zur Bildung eines
Vorformlings (33) aus einem rohrförmigen Rohling (30, 60)
durch Kristallisation von Werkstoff im Rohling zur Ausführung
des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Formungsorgan eine äußere Hülse
(40, 51) und ein innerer Dorn (41, 50), zwecks axialer
Verschiebung zueinander, unter Einschluß von Werkstoff im
Rohling (30, 60) zwischen Hülse und Dorn, gehören, daß die
Hülse (40, 51) bzw. der Dorn (41, 50) ringförmige Übergangsflächen
(404, 514 bzw. 414, 504) besitzen, deren
Umfang in zur Axialrichtung rechtwinkligen Querschlitten
zunimmt oder abnimmt, wobei diese Übergangsflächen bei den
Ziehorganen (40, 50) bzw. mit den Ziehorganen zusammenwirkenden
Formungsorganen (41, 51) Flächen bilden, die gegen
Begrenzungsflächen eines Übergangsbereiches (304, 604)
zwischen den auf unterschiedlichem Abstand von der Längsachse
des Rohlings liegenden Werkstoffbereichen (302, 303;
602, 603) beim Rohling anliegen, und daß die Ziehorgane
und Formungsorgane angeordnet sind, um bei der Relativbewegung
in einem von den ringförmigen Übergangsflächen
begrenzten Übergangsbereich (304, 604) einen kleinsten
Abstand zueinander einzunehmen, der der Dicke entspricht,
die der Werkstoff beim Strecken bis zum Fließen erhält,
wodurch der Werkstoff in einem bandförmigen Werkstoffbereich
(305, 605) kristallisiert wird und Übergangszonen
(306, 307; 606, 607) zu nicht kristallisiertem Werkstoff
gebildet werden, und um bei der weiteren Axialbewegung im
Verhältnis zueinander zumindest eine der Übergangszonen
(307, 607) im Rohling bei Anliegen gegen Werkstoff in den
Begrenzungsflächen der Übergangszone bzw. Übergangszonen
und bei Kristallisation von Werkstoff im Rohling durch
Reduktion der Wanddicke des Werkstoffes zu einer verbleibenden
Werkstoffdicke entsprechend der Dicke, die der
Werkstoff beim Strecken bis zum Fließen erhält, im Rohling
zu verlagern.
10. Formungsorgan nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dorn (41) mit einem Ring oder einer säulenförmigen
Außenfläche (413) versehen ist, die mit der Innenfläche
(402) des Ziehorgans (40) im Bereich des geringsten
Umkreises dieser Innenfläche einen Spalt bildet, wobei
dieser Spalt bei der Relativbewegung zwischen Dorn und
Ziehorgan entlang der Außenfläche (413) verlagert wird und
unmittelbar nach Bildung des bandförmigen Werkstoffbereiches
(305) aus kristallisiertem Werkstoff eine Spaltbreite
aufweist, deren Wert der Dicke entspricht, die der Werkstoff
beim Strecken bis zum Fließen erhält, und bei
Polyäthylenterephthalat höchstens ca. 2/5 der ursprünglichen
Werkstoffdicke beim Rohling beträgt, und deren Wert
bei der weiteren Relativbewegung etwas über der Dicke
liegt, die der Werkstoff beim Strecken bis zum Fließen
erhält, und der bei Polyäthylenterephthalat höchstens etwa
die Hälfte der ursprünglichen Werkstoffdicke im Rohling
beträgt, wodurch während der Relativbewegung nach Bildung
des bandförmigen Bereiches (305) aus kristallisiertem
Werkstoff das Ziehorgan (40) die Übergangszone (307) in
Axialrichtung des Rohlings bei Kristallisation von Werkstoff
des Rohlings durch Reduktion der Wanddicke des
Werkstoffes verlagert.
11. Formungsorgan nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hülse (51) mit einer geschlossenen, ring- oder
säulenförmigen Innenfläche (512) (Zylinderfläche) versehen
ist, die mit der Außenfläche (503) des Ziehorgans (50) im
Bereich des größten Umkreises dieser Außenfläche einen
Spalt bildet, wobei dieser Spalt bei der Relativbewegung
zwischen Hülse und Ziehorgan entlang der Innenfläche (512)
verlagert wird und unmittelbar nach Bildung des bandförmigen
Werkstoffbereiches (605) aus kristallisiertem Werkstoff
eine Spaltbreite aufweist, deren Wert der Dicke
entspricht, die der Werkstoff beim Strecken bis zum
Fließen erhält, und bei Polyäthylenterephthalat höchstens
ca. 2/5 der ursprünglichen Werkstoffdicke beim Rohling
beträgt, und deren Wert bei der weiteren Relativbewegung
etwas über der Dicke liegt, die der Werkstoff beim Strecken
bis zum Fließen erhält, und der bei Polyäthylenterephthalat
höchstens etwa die Hälfte der ursprünglichen
Werkstoffdicke im Rohling beträgt, wodurch während der
Relativbewegung nach Bildung des bandförmigen Werkstoffbereiches
(605) aus kristallisiertem Werkstoff das Ziehorgan
(50) die Übergangszone (607) in Axialrichtung des Rohlings
bei Kristallisation von Werkstoff des Rohlings durch
Reduktion der Wanddicke des Werkstoffes verlagert.
12. Formungsorgan nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Übergangsfläche (414) des Dorns (41) auch an eine
zweite Außenfläche (412) anschließt, deren Umfang kleiner
als der der ersten Außenfläche ist, daß die Hülse mit
einem in Axialrichtung der Hülse beweglichen Gegenhalter
(42) ausgerüstet ist, der zur Aufnahme eines rohrförmigen
Rohlings (60) bei gleichzeitigem Umschließen zumindest der
Bodenabschnitte des Rohlings durch die Hülse (40) eine
obere Stellung einnimmt, und daß der Gegenhalter während
der Anfangsphase der Axialbewegung des Dorns (41) im
Verhältnis zur Hülse (40) in seiner Ausgangsstellung
fixiert bleibt, wodurch der Dorn während seiner Bewegung
den Umkreis des Rohlings in einem Bereich zumindest
unmittelbar an der Mündung des Rohlings zwecks Bildung des
oberen Werkstoffbereiches (303) und Übergangsbereiches
(304) vergrößert.
13. Formungsorgan nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Übergangsfläche (514) der Hülse (51) an zwei Innenflächen
(512, 513) anschließt, wobei der Umfang der ersten
Innenfläche (513) größer ist als der der zweiten Innenfläche
(512), und daß die Übergangsfläche (504) des Dorns
(50) an zwei Außenflächen (502, 503) anschließt, wobei der
Umfang der ersten Außenfläche (502) kleiner ist als der
der zweiten Außenfläche (503), und daß ein Aufnahmeorgan
(52) zum Aufnehmen eines rohrförmigen Rohlings (60) bei
gleichzeitigem Umschließen desselben mit Ausnahme eines
Bereiches unmittelbar vor der Mündung des Rohlings angeordnet
ist, daß der Dorn für eine Axialbewegung zum
Aufnahmeorgan und zur Fixierung des Rohlings nach vollendeter
Axialbewegung im Aufnahmeorgan angeordnet ist, und
daß die Hülse (51) für Axialbewegung zum Aufnahmeorgan bei
gleichzeitigem Umschließen des Werkstoffes des Rohlings im
Bereich unmittelbar vor der Mündung des Rohlings angeordnet
ist, wodurch die Übergangsfläche (504) den Umkreis
beim Rohling im genannten Bereich zur Bildung des oberen
Werkstoffbereiches (602) und des Übergangsbereiches (604)
vermindert.
14. Formungsorgan nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dorn (50) mit einem im Verhältnis zum Dorn axial
beweglichen Gegenhalter (507) zum Anliegen gegen die
Innenfläche beim Bodenverschluß des Rohlings und zur
Fixierung des Rohlings im Aufnahmeorgan (52) während der
Axialbewegung des Dorns (50) im Verhältnis zur Hülse (51)
in Richtung vom Bodenverschluß des Rohlings angeordnet
ist, wobei bei dieser Bewegung Werkstoff im Rohling durch
Reduktion der Werkstoffdicke im Übergangsbereich (604) und
oberen Werkstoffbereich (602) des Rohlings kristallisiert
wird.
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