DE3588188T3

DE3588188T3 - Verfahren zum Blasformen eines biaxial orientierten flaschenförmigen Behälters aus Polyethylenterephthalat

Info

Publication number: DE3588188T3
Application number: DE3588188T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Sugiura; Fuminori Tanaka; Daisuke Uesugi
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 1984-02-15
Filing date: 1985-02-14
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2005-02-15
Also published as: EP0155763A3; AU3864585A; DE3588188T2; AU629216B2; DE3588188D1; JPH0456734B2; DE3573381D1; JPS60171124A; EP0155763B1; EP0155763A2; AU3607989A; AU581874B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blasformen eines biaxial orientierten flaschenförmigen Behälters aus Polyethylenterephthalatkunstharz.
Polyethylenterephthalatkunstharz (im nachfolgenden hierin als "PET" bezeichnet) weist stabile physikalische Eigenschaften, keine öffentliche Verunreinigung, ausgezeichnete Transparenz und hohe mechanische Festigkeit auf. Auch verursacht PET keine Verunreinigung, wenn dieses verbrannt wird. PET wird weithin bei der Produktion von biaxial orientierten blasgeformten flaschenförmigen Behältern verwendet, und ist insbesondere zum Abfüllen von Nahrungsmitteln in Flaschen nützlich.
Flaschenförmige PET Behälter weisen eine Anzahl an ausgezeichneten Eigenschaften auf, wie oben beschrieben ist; jedoch erleiden blasgeformte flaschenförmige Behälter aus biaxial orientiertem PET, die nicht wärmebehandelt sind, beachtliche Verformungen bei Temperaturen von 70°C oder mehr. Deshalb können derartige flaschenförmige Behälter aus PET nicht zum Abfüllen eines Retortennahrungsmittels verwendet werden, das wärmebehandelt ist, wobei dem Nahrungsmittel gestattet wird, für 30 Minuten bei 120°C zu verweilen, oder anderer wärmebehandelter Nahrungsmittel. Entsprechend besteht eine große Nachfrage nach flaschenförmigen Behältern aus PET, die eine hohe Hitzebeständigkeit aufweisen.
Es gibt mehrere herkömmliche Verfahren, um flaschenförmigen Behältern aus PET Hitzebeständigkeit zu verleihen, wie zum Beispiel (1) Erhitzen einer Blasform während eines Blasformens eines flaschenförmigen PET-Behälters auf eine Temperatur, die höher als der Zieltemperaturwert der Hitzebeständigkeit ist, um die Dichte des flaschenförmigen PET-Behälters zu vergrößern; (2) Heißfixieren eines flaschenförmigen PET-Behälters nach einem Blasformen, um Restspannung zu beseitigen, die durch das Blasformen erzeugt wird; und (3) Blasformen eines Zwischenformvorformlings oder Stücks, indem zuerst ein primärer blasgeformter Behälter geformt wird, dieser dann bei ungefähr 110°C wieder erhitzt wird, und dieser schließlich wieder geblasen wird, um einen flaschenförmigen Behälter zu erzeugen.
Bei dem Verfahren (1) nimmt die Formbarkeit des PET ab, so wie die Formtemperatur ansteigt. Gemäß diesem Verfahren ist das PET bis zu einem Maximum von ungefähr 100°C hitzebeständig. Dieses PET kann nicht für flaschenförmige Behälter verwendet werde, die ein Nahrungsmittel enthalten, das bei viel höheren Temperaturen als 100°C wärmebehandelt wird. Bei den Verfahren (2) und (3), um dem flaschenförmigen PET-Behälter Hitzebeständigkeit zu verleihen, kann keine Hitzebeständigkeit erwartet werden, die höher als die des Verfahrens (1) ist.
GB-A-2 117 692 (Owens-Illinois, Inc.), auf der der unabhängige Verfahrensanspruch 1 basiert, offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines teilweise kristallinen, biaxial orientierten, heißfixierten, hohlen Poly(ethylenterephthalat)kunststoffgegenstandes mit hoher Dichte, umfassend:

(1) Einschließen eines röhrenförmigen Vorformlings aus dem Poly(ethylenterephthalat), der ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende aufweist, die vorgesehen sind, um den Hals oder das Ende des hohlen Gegenstandes auszubilden, innerhalb einer Blasform, wobei der Vorformling in einem ersten Temperaturbereich vorliegt, wobei der erste Temperaturbereich der Orientierung während des Streckens dienlich ist,
(2) während der Vorformling noch in dem ersten Temperaturbereich ist, Ausdehnen des Vorformlings in Kontakt und in Übereinstimmung mit den Blasformwänden durch Aufblasen mit einem Gas unter Druck, um einen hohlen geblasenen Gegenstand herzustellen, wobei das Strecken und Ausdehnen unter den resultierenden Spannungsbedingungen zu biaxialer Orientierung und auftretender Teilkristallisation führt, und dann, während die Wände des Gegenstands noch aufgeblasen die Formwände kontaktieren, Anheben der Temperatur des Gegenstandes auf eine höhere zweite Temperatur in dem Bereich von 200 bis 250°C, außer für den Hals- oder Endabschnitt des Gegenstandes, der auf einer niedrigen Temperatur derart gehalten wird, daß Kristallisation minimiert oder beseitigt wird, so daß der Hals- oder Endabschnitt transparent bleibt,
(3) wobei das Erhitzen in dem zweiten Temperaturbereich den Körper des Gegenstandes heißfixiert, indem dessen weitere Kristallisation verursacht wird, wie durch eine Zunahme der Dichte angezeigt wird,
(4) und während der hohle Gegenstand noch in einer druckausübenden Atmosphäre ist, die einer Schrumpfung Widerstand entgegensetzt, Kühlen des Gegenstandes auf eine Temperatur, bei der dieser seine Form beibehält, wenn dieser nicht unter Druck gesetzt wird, aber nicht unter 100°C, und
(5) danach Verringern des Gasdrucks innerhalb des Gegenstandes im wesentlichen auf Umgebungsdruck.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Blasformen eines biaxial orientierten flaschenförmigen PET- Behälters, der eine sehr hohe Hitzebeständigkeit aufweist, zu schaffen.
Die Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird sich aus der folgenden erläuternden Beschreibung offensichtlich ergeben, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird. Es zeigt:
1 eine Längsschnittansicht, die den primären Blasformzustand eines primären geformten Zwischenvorformlings oder Stücks gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine Längsschnittansicht, die den sekundären. Blasformzustand eines sekundären geformten Zwischenstücks gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
3 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Dichte und der Blasformtemperatur des blasgeformten flaschenförmigen Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
Bezugnehmend auf 1 umfaßt ein Verfahren zum Blasformen eines biaxial orientierten PET-flaschenförmigen Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung die Schritte: Erhitzen des Körperabschnitts 2 eines Vorformlings 1, der vorher in eine gewünschte Form gebracht wird, bei 100 bis 120°C bis sich die Temperatur der thermischen Kristallisationstemperatur des PET nähert, aber diese nicht erreicht, Biaxial-Orientierungs-Blasformen des Vorformlings in einer Primärblasform, die auf 110 bis 230°C erhitzt ist, um ein primäres geformtes flaschenförmiges Zwischenstück 4 auszubilden, Erhitzen des primären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 4 bei einer Temperatur, die 20°C beträgt oder höher als die Primärblasformtemperatur ist, um ein sekundäres geformtes flaschenförmiges Zwischenstück auszubilden, und Blasformen des sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 5 in einer Sekundärblasform, die auf 100 bis 150° erhitzt ist, was höher ist als die Sterilisationstemperatur des Inhalts, der in den geformten flaschenförmigen Behälter gefüllt wird, um einen endgültigen flaschenförmigen Behälter 6 auszubilden.
Insbesondere umfaßt das Verfahren zum Blasformen eines biaxial orientierten flaschenförmigen Behälters aus PET gemäß der vorliegenden Erfindung den ersten Schritt eines Spritzgießens eines Vorformlings 1 im voraus in einer gewünschten Form, den zweiten Schritt einer thermischen Kristallisation, ohne Orientierungsverformung, eines Halsabschnitts des flaschenförmigen Behälters 6 der Form, der in der Form bleibt zur Zeit des Spritzgießens, und den dritten Schritt eines Blasformens des Körpers des flaschenförmigen Behälters 6.
Der Vorformling 1 wird durch gewöhnliche Spritzgußtechniken spritzgegossen. Bei der beispielhaften Ausführungsform wird der spritzgegossene Vorformling 1 schüsselförmig ausgebildet, wie durch durchgezogene Linien in 1 angezeigt ist. Der Vorformling 1 weist einen Halsabschnitt 3 und einen Körperabschnitt 2 auf. Der Körperabschnitt 2 wird zum Körper, einschließlich eines Bodens, des biaxial orientierten blasgeformten flaschenförmigen Behälters 6. Der Vorformling 1 ist der 5 bis 13 mal vergrößerte Orientierungsbereich. Die Orientierungsdichte wird 1,36 oder mehr. Der Körper wird so nicht thermisch kristallisiert, sogar bei der Formtemperatur von 110 bis 230°C der Primärblasform zur Zeit des Blasformens.
Auf diese Weise wird der Körper 2 in dem primären geformten Zwischenstück 4 ohne thermische Kristallisation ausgebildet, sogar bei der Formtemperatur von 110 bis 230°C (welche höher als die Kristallisationstemperatur ist) der Primärblasform.
Das Umfangsende eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Körperabschnitt 2 und dem Halsabschnitt 3 und dem mittleren Abschnitt des Körperabschnitts sind im Vergleich zu anderen Teilen des Körperabschnitts 2 kaum ausgerichtet und sind auch leicht kristallisiert. Diese Abschnitte sind deshalb vorzugsweise in der Dicke relativ zu den anderen Teilen des Körperabschnitts 2 verringert, um leicht ausgerichtet zu werden.
Der Halsabschnitt 3 des Vorformlings 1 wird vorzugsweise vor dem Biaxial-Orientierungsblasformen des Vorformlings thermisch kristallisiert oder gebleicht, um das primäre geformte flaschenförmigen Zwischenstück 4 auszubilden. Das Bleichen des Halsabschnitts 3 kann durch ausreichendes Erhitzen des Halsabschnitts 3 durchgeführt werden, um das PET zu kristallisieren, gefolgt durch allmähliches Kühlen. Es sollte jedoch beachtet werden, daß sämtliche Verformung des Halsabschnitts 3 vermieden werden sollte, wenn der Halsabschnitt 3 gebleicht wird. Insbesondere sollte eine Verschlechterung des Grades der Kreisförmigkeit des Halsabschnitts 3 vermieden werden, da eine derartige Verformung sehr die Funktion des endgültig blasgeformten flaschenförmigen Behälters 6 verringern würde.
Nachdem der Halsabschnitt 3 des Vorformlings 1 auf diese Art und Weise gebleicht ist, wird der Vorformling 1 blasgeformt, um den flaschenförmigen Behälter 6 auszubilden. Der Blasformschritt umfaßt ein Biaxial-Orientierungsblasformen des Vorformlings 1, um ein primäres geformtes flaschenförmiges Zwischenstück 4 auszubilden, Erhitzen des primären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 4, um dieses thermisch zusammenzuziehen und ein sekundäres geformtes flaschenförmiges Zwischenstück 5 auszubilden, und ein Blasformen des sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 5, um einen endgültigen flaschenförmigen Behälter 6 auszubilden.
Den Schritt des Biaxial-Orientierungsblasformens des Vorformlings 1, um das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 4 auszubilden, wird durchgeführt, indem zuerst der Körperabschnitt 2 des Vorformlings 1 bei 100 bis 120°C erhitzt wird, bis sich die Temperatur der thermischen Kristallisationstemperatur des PET nähert, aber diese nicht erreicht.
Als nächstes wird der Vorformling 1 in einer Blasform, die auf 110 bis 230° erhitzt ist, blasgeformt, um das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 4 auszubilden. Das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 4 wird in einem Bereich ausgerichtet, daß sich die Fläche des Vorformlings 1 zu dem primären geformten flaschenförmigen Zwischenstück 4 5 bis 13 mal vergrößert, so daß die Orientierungsdichte des Kunstharzes 1,36 oder mehr wird, um zu verhindern, daß das flaschenförmige Stück 4 durch die Erhitzungstemperatur der Primärform und der Erhitzungstemperatur des sekundären geformten Zwischenstücks thermisch kristallisiert.
Das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 4 wird dann erhitzt, um dieses thermisch zusammenzuziehen, um das sekundäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 5 auszubilden. Dieser Zusammenziehungsschritt wird durchgeführt, um thermische Verformung durch Beseitigen von Restspannung zu verhindern, die in dem blasgeformten Stück 4 durch Biaxial-Orientierungsblasformen entwickelt wird. Der orientierungsblasgeformte Abschnitt des primären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 4 wird durch die innere Restspannung durch Erhitzen des primären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 4 bei einer Temperatur verformt, die zumindest 20°C höher als die Primärblasformtemperatur ist, wodurch die Restspannung beseitigt wird. Die Verformung, die durch die Beseitigung der inneren Restspannung erzeugt wird, wirkt, um den orientierungsgeformten Abschnitt des primären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 4 zusammenzuziehen. Folglich wird der orientierungsgeformte Abschnitt des sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 5 durch diese Zusammenziehungsverformung geformt.
Der Körperabschnitt des sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 5, der durch die Zusammenziehungsverformung ausgebildet wird, ist in der Orientierungsvergrößerung von dem Vorformling 1 zu dem primären geformten Zwischenstück 4 und der Größe des primären geformten Zwischenstücks 4 vorherbestimmt, im wesentlichen gleich zu oder leicht kleiner als der orientierungsgeformte Körperabschnitt des endgültigen flaschenförmigen Behälters 6 zu sein, wie in 2 gezeigt ist.
Schließlich wird das sekundäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 5 blasgeformt, um den endgültigen flaschenförmigen Behälter 6 auszubilden. Das sekundäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 5, das thermisch durch Erhitzen bei einer Temperatur, die 20°C oder höher als die Primärblasformtemperatur ist, zusammengezogen wird, wie oben beschrieben ist, wird in der Sekundärblasform angeordnet, die auf eine Temperatur von 100 bis 150°C erhitzt ist. Die Temperatur der Sekundärblasform ist einige Grad höher als die maximale Temperatur, der der geformte flaschenförmige Behälter 6 während des Gebrauchs unterworfen wird.
Die Körperform des blasgeformten Abschnitts des sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks 5 ist im wesentlichen gleich zu oder leicht kleiner als die entsprechende Körperform des flaschenförmigen Behälters 6, wie oben beschrieben ist. Entsprechend ist die Orientierungsvergrößerung von dem sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstück 5 zu dem endgültigen flaschenförmigen Behälters 6 ziemlich gering, und folglich wird eine Spannung, die erzeugt wird, wenn der flaschenförmige Behälter 6, der aus dem sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstück 5 geformt ist, orientierungsgeformt wird, nahezu nicht erzeugt.
Da ferner der flaschenförmige Behälter 6 durch eine Sekundärblasform blasgeformt wird, die auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher als die Temperatur ist, der der flaschenförmige Behälter während des Gebrauchs unterworfen werden wird, wird der flaschenförmige Behälter 6 durch die Sekundärblasform heißfixiert, und deshalb weist der flaschenförmige Behälter 6 keine Restspannung und auch eine hohe Hitzebeständigkeit auf.
3 zeigt die Beziehung zwischen der Dichte des Formmaterials bei den jeweiligen Formschritten und der Formtemperatur.
Ein spezielles Beispiel des Verfahrens zum Blasformen eines biaxial orientierten flaschenförmigen Behälters aus PET gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben werden.
Ein Vorformling 1 wurde biaxial orientierungsblasgeformt, um ein primäres geformtes flaschenförmiges Zwischenstück 4 auszubilden. Der Vorformling wurde auf eine Temperatur von 115°C erhitzt und wurde bei einer Primärblasformtemperatur von 180° unter einem Blasdruck von 25 kg/cm² für eine Blasdauer von 1,4 s blasgeformt. Das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 4 wurde dann erhitzt und thermisch zusammengezogen, um ein sekundäres geformtes flaschenförmiges Zwischenstück 5 bei einer Erhitzungstemperatur von 225°C auszubilden. Das sekundäre geformte flaschenförmige Zwischenstück 5 wurde bei einer Sekundärblasformtemperatur von 140°C unter einem Blasdruck von 30 kg/cm² für eine Blasdauer von 4,4 s blasgeformt, um den endgültigen blasgeformten flaschenförmigen Behälter 6 auszubilden.
Die Hitzebeständigkeit des blasgeformten flaschenförmigen Behälters 6 wurde dann durch Eintauchen in dem Zustand ohne eine Kappe für 30 Minuten in einen Tank aus Glycerin getestet, das auf 120°C erhitzt war. Der flaschenförmige Behälter 6 wurde dann aus dem Glycerin entfernt und wassergekühlt. Die volumetrische Veränderung des Behälters vor dem Erhitzen und nach dem Erhitzen wurde gemessen. Der volumetrische Betrag der Änderung des flaschenförmigen Behälters 6 betrug 0,33 %. Aus diesem Ergebnis ist es offensichtlich, daß ein flaschenförmiger Behälter aus PET mit ausreichend hoher Hitzebeständigkeit durch die vorliegende Erfindung geschaffen werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie diese im Vorhergehenden beschrieben ist, sieht das Verfahren zum Blasformen eines flaschenförmigen Behälters aus PET einen blasgeformten flaschenförmigen Behälter vor, der keine Restspannung aufweist und eine extrem hohe Hitzebeständigkeit aufweist. Der Temperaturwert der Hitzebeständigkeit wird bemerkenswert im Vergleich zu dem herkömmlichen Behälter gesteigert.

Claims

Verfahren zum Blasformen eines biaxial orientierten flaschenförmigen Behälters aus Polyethylenterephthalatharz, umfassend: Biaxial-Orientierungsblasformen eines Vorformlings bei einer Primärblasformtemperatur, um ein primäres geformtes flaschenförmiges Zwischenstück auszubilden; und Ausbilden eines flaschenförmigen Behälters aus dem primären geformten flaschenförmigen Zwischenstück; dadurch gekennzeichnet, daß das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück durch Erhitzen des primären flaschenförmigen Zwischenstücks auf eine Temperatur, die mindestens 20°C höher ist als die Primärblasformtemperatur, thermisch kontrahiert wird, um ein sekundäres geformtes flaschenförmiges Zwischenstück auszubilden; und das sekundäre geformte flaschenförmige Zwischenstück blasgeformt wird, um den flaschenförmigen Behälter auszubilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das sekundäre geformte flaschenförmige Zwischenstück in einer Sekundärform blasgeformt wird, während dieses auf eine Temperatur erhitzt wird, die höher als die maximale Temperatur ist, der der flaschenförmige Behälter während eines Gebrauchs unterworfen werden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vorformling ausgerichtet wird, bis die Dichte des Vorformlings wenigstens 1,36 erreicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vorformling, vor dem Blasformen, bei einer Temperatur erhitzt wird, die sich der thermischen Kristallisationstemperatur des Polyethylenterephthalatharzes nähert, diese aber nicht erreicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Biaxial-Orientierungsblasformens eines Vorformlings ein Blasformen des Vorformlings in einer Primärblasform umfaßt, die auf 110°C bis 230°C erhitzt ist, um das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück auszubilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vorformling durch Orientierung vergrößert wird, so dass die Fläche 5 bis 13 mal vergrößert ist, um das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück auszubilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vergrößerung zwischen dem sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstück und dem flaschenförmigen Behälter gering ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Halsabschnitt des Vorformlings thermisch kristallisiert wird, bevor der flaschenförmige Behälter ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Blasformen des sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks in einer Sekundärblasform durchgeführt wird, die auf eine Temperatur von 100°C bis 150°C erhitzt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der orientierungsgeformte Abschnitt des sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstücks im wesentlichen gleich groß oder kleiner als der orientierungsgeformte Abschnitt des flaschenförmigen Behälters ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Biaxial-Orientierungsblasformen innere Restspannung erzeugt, und das primäre geformte flaschenförmige Zwischenstück durch die innere Restspannung verformt wird, um die innere Restspannung im wesentlichen zu beseitigen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vergrößerung von dem sekundären geformten flaschenförmigen Zwischenstück zu dem flaschenförmigen Behälter im Vergleich zu einer Vergrößerung von dem Vorformling zu dem primären geformten flaschenförmigen Zwischenstück gering ist.