DE602004006607T2 - Verfahren zur herstellung einer behälteranordnung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen für das Blasformen von Kunststoffbehältern.
  • Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
  • Bei der Herstellung von Kunststoffbehältern ist es gebräuchlich einen Behältervorformling durch Spritzguss zu formen oder formzupressen, der einen Körper und einen Abschlussstutzen mit einem oder mehreren Außengewinden aufweist. Der Abschlussstutzen wird typischerweise in seine endgültige Geometrie ausgeformt, während der Körper des Vorformlings anschließend durch Blasformung in die erwünschte Geometrie des Behälterkörpers ausgeformt wird. Der Vorformling kann von einschichtiger Bauart sein oder kann von vielschichtiger Bauart sein, in der sich eine oder mehrere Zwischenschichten im Körper des Vorformlings in den Abschlussbereich des Vorformlings erstrecken können oder dies nicht tun. Die US Patente 4,609,516 , 4,710,118 und 4,954,376 veranschaulichen die Spritzgussformung von Vorformlingen für vielschichtige Behälter.
  • Das Formen des Abschlussstutzenteils des Behälters als Teil des Vorformlings weist eine Anzahl von Problemen auf. Wenn die Vorformlinge zum Beispiel durch Spritzgießen ausgeformt werden, wird das Kunststoffmaterial typischerweise am geschlossenen Ende des Vorformlingkörpers in eine Formmatrize injiziert, so dass das Material entlang der Seiten der Matrize des Vorformlings in den Bereich fließen muss, in dem der Abschlussstutzen ausgeformt wird. Der Abschluss erfordert typischerweise eine genauere und stabilere Bemessung als der Körper des Vorformlings, wodurch die Taktzeit des Formprozesses begrenzt werden kann. Weiterhin ist das Abschlussstutzenteil des Vorformlings aus demselben Material wie mindestens die äußeren Schichten des Körpers des Vorformlings, was die Befähigung eingrenzt, die wünschenswertesten Merkmale am Abschluss zu erhalten. Wenn der Vorformling von einer Bauart aus Polyester, wie zum Beispiel Polyäthylenterephthalat (PET) ist, kann das Abschlussstutzenteil des Vorformlings gänzlich oder teilweise kristallisiert werden, um die Anwendungseigenschaften des Abschlussbereichs zu verbessern, besonders bei Behälteranwendun gen mit heißer Befüllung. Jedoch grenzt die Anforderung, dass der Abschlussstutzen aus demselben Material wie mindestens die äußeren Schichten des Körpers des Vorformlings ist, die Entwurfsmöglichkeiten der Vorformlingsherstellung immer noch ein.
  • EP-A-0641718 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer schlauchförmigen Anordnung, die die Merkmale des vorab charakterisierenden Teils des Anspruchs 1 aufweist.
  • JP-A-5-285943 offenbart einen Vorformling, der einen Verschlussabschnitt, einen Körperabschnitt und einen Bodenabschnitt aufweist; und eine eingesetzte Komponente aus wärmebeständigem Harz, die auf dem äußeren Umfang des Verschlussabschnitts angeordnet ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Verfügung, das die Schritte umfasst: (a) ereitstellen eines geformten Kunststoffgegenstandes, der eine offene Öffnung, einen die Öffnung umgebenden Stutzen mit einer äußeren Oberfläche mit einem ersten Durchmesser, einen äußeren Flansch an einem Ende des die Öffnung umgebenden Stutzens und einen Körper aufweist, der an dem Stutzen an einem vom Flansch entfernten Ende des Stutzens in einem Abstand von diesem Flansch integral ausgeformt ist, wobei der Körper einen zweiten äußeren Durchmesser aufweist, der größer ist als der erste Durchmesser; (b) Bereitstellen eines umlaufend durchgehend ausgeformten Kunststoffabschlussrings, und (c) Montieren des Abschlussrings an den Gegenstand, wobei die Anordnung eine Anordnung von Vorformlingen ist, der Gegenstand ein Vorformling ist und der Körper der Körper eines Vorformlings ist, und wobei der Montageschritt (c) ausgeführt wird durch Spannen des Abschlussrings über den äußeren Flansch während er warm ist, um den Abschlussring über die äußere Oberfläche des Stutzens zu platzieren, und durch Schrumpfung des Ringes auf den Stutzen während der Ring abkühlt, so dass der Ring durch Schrumpf-Presssitz zwischen dem Flansch und dem Körper auf dem Stutzen befestigt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung, zusammen mit zusätzlichen Ziele, Merkmalen, Vorteilen und Aspekten davon wird am besten durch die folgende Beschreibung, die anhängenden Ansprüche und die begleitenden Zeichnungen verstanden, in denen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung eines Vorformlings entsprechend einer beispielhaften, derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2 eine perspektivische Ansicht des Vorformlings in der Anordnung gemäß 1 ist;
  • 3 und 4 perspektivische Ansichten sind, die aufeinander folgende Stufen der Montage der Anordnung des Vorformlings gemäß 1 veranschaulichen; und
  • 5 eine unvollständige Schnittansicht auf einen Teilbereich von 4 ist.
  • Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
  • 1 veranschaulicht eine Anordnung eines Vorformlings 20, hergestellt entsprechend einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die einen Vorformling 22 und einen getrennten Abschlussring 24 umfasst, der daran befestigt ist. Wie am besten aus 2 zu ersehen ist, umfasst der Vorformling 22 einen Körper 26, der ein geschlossenes unteres Ende aufweist. (Richtungsangaben wie „obere", und „untere" werden in Bezug auf die aufrechte Ausrichtung des Vorformlings und der Anordnung, die in den Figuren veranschaulicht sind, auf dem Weg von Beschreibung angewendet und nicht als Einschränkung. Richtungsangaben wie „radial" und „umlaufend" werden in Bezug auf die zentrale Achse des Vorformlingstutzens oder des Abschlussrings, wie angemessen, auf dem Weg von Beschreibung angewendet und nicht als Einschränkung.) Ein Stutzen 28, der typischerweise zylindrisch ist, erstreckt sich in einem Stück integral vom oberen Ende des Vorformlingkörpers 26, und ein Flansch 30 erstreckt sich radial nach außen vom offenen Ende des Stutzens 28. Der Stutzen 28 und der Flansch 30 umgeben die offene Öffnung 31 des Vorformlings 22. Der Abschlussring 24 ist umlaufend durchgehend und weist vorzugsweise ein oder meh rere externe Gewinde oder Gewindesegmente 32 auf. In der veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Abschlussring 24 eine ringförmige Wand 34, aus der Gewinde 32 vorspringen. Eine die Unversehrtheit anzeigende Wulst 36 erstreckt sich radial nach außen hin von der Wand 34 unter dem Gewinde 32, und ein Verschluss- oder ein Halterungsflansch 38 erstreckt sich radial nach außen hin von der Wand 34 unter der Wulst 36. Als Alternative kann der Verschlussflansch 38 auf den Vorformlingstutzen 28 geformt werden. Der Innendurchmesser der Abschlussringwand 34 ist geringer als der äußere Durchmesser des Stutzens 30, und ist geringer als der äußere Durchmesser des Körpers des Vorformlings 26.
  • Der Abschlussring 24 wird auf den Vorformling 22 montiert unter Anwendung eines spitz zulaufenden Amboss 40 (3 bis 5). Der Amboss 40 weist eine Nase 42, dimensioniert für eine eng anliegende Aufnahme innerhalb der Vorformlingsöffnung 31 auf, und eine Schulter 44 für angrenzenden Eingriff mit der oberen Oberfläche des Flansches 30. Der obere Teil des Ambosses 40 weist eine spitz zulaufende äußere Oberfläche 46, vorzugsweise eine kegelförmige äußere Oberfläche auf, die an der Leiste 44 einen Durchmesser aufweist, der gleich ist oder leicht größer als der Außendurchmesser des Flansches 30, und einen Außendurchmesser am entfernten Ende der Oberfläche 46 der geringer ist als der Innendurchmesser des Abschlussrings 24. Der Abschlussring 24 wird erwärmt und elastisch entlang der Oberfläche 46 des Amboss 40 gedrückt, um den Durchmesser des Abschlussrings auszudehnen während dieser warm ist. Wenn der Abschlussring über den Flansch 30 bewegt wird, zieht sich der Abschlussring elastisch um den Stutzen 28 des Vorformlings 22 herum zusammen. Der entspannte Durchmesser des Rings 24 ist vorzugsweise so bemessen, dass der Ring 24 durch Schrumpf-Presspassung auf dem Stutzen 28 gehalten wird nach der Ausdehnung über den Amboss 40 gefolgt von der Kontraktion auf Stutzen 28 während der Ring 24 abkühlt. Ein Klebstoff oder Ultraschallschweißen können ebenfalls verwendet werden, um die Befestigung des Rings 24 auf dem Vorformling 22 zu verbessern. Dem Anschluss- und/oder Vorformlingstutzen können geeignete Mittel zur Verfügung gestellt werden, um eine Rotation des Rings auf dem Stutzen zu verhindern.
  • Der Vorformling 22 kann aus jeder geeigneten Kunststoffkonstruktion bestehen, wie zum Beispiel einschichtigem PET oder einer vielschichtigen Konstruktion aus PET Schichten, die mit Schichten aus Grenzschichtharz, wie zum Beispiel Athylenvinylalkohol (EVOH) oder Nylon abwechseln. Der Vorformling 22 kann durch Spritzguss geformt oder durch Formpressen ausgeformt werden. Ebenso kann der Abschlussring 24 aus einer durch Spritzguss geformten oder durch Formpressen ausgeformten Kunststoffkonstruktion bestehen. Durch das vom Vorformling 22 getrennte Bereitstellen des Abschlussrings 24, kann der Abschlussring 24 aus jeder erwünschten Materialkonstruktion bestehen, entweder aus der gleichen oder bevorzugter aus einer anderen als der Materialkonstruktion des Vorformlings 22. Mit anderen Worten können das Material und die Bedingungen für die Herstellung des Abschlussrings 24 getrennt aus den Material- und Herstellungsbedingungen des Vorformlings 22 gewählt werden, um erwünschte Betriebsmerkmale am Abschlussbereich des Vorformlings und dem endgültigen Behälter zu erreichen. Weiterhin kann der Vorformling mit dünnen Wandabschnitten ausgeformt werden, ohne dass ein Fluss des Materials in einen dickeren Endbereich in Einklang gebracht werden muss, wodurch Materialkosten und Taktzeit der Formung reduziert werden. Der Abschlussring 24 kann von einer Konstruktion aus Polypropylen (PP) sein, die eine ausreichende Elastizität aufweist, um sich über den Amboss 40 auszudehnen und dann auf den Vorformlingsstutzen 28 „zu schnappen" und sich zurück zu verkleinern und kann durch Schrumpf-Presspassung auf dem Vorformlingsstutzen befestigt werden. Polyestermaterial, wie zum Beispiel PET, PEN oder Prozess-Recycling-Mahlgut kann, während es warm ist, über den Amboss 40 gestreckt werden, und wird auf den Vorformlingsstutzen 28 zurück schrumpfen, während der Ring abkühlt.
  • Auf diese Weise ist eine Anordnung eines Vorformlings und ein Verfahren zur Herstellung offenbart worden, die alle Absichten und Ziele vollständig erfüllen, die zuvor dargelegt wurden. Die Erfindung ist in Verbindung mit einer beispielhaften derzeit bevorzugten Ausführungsform davon offenbart worden, und eine Anzahl von Abänderungen und Variationen ist beschrieben worden. Andere Abänderungen und Variationen werden Personen mit gewöhnlichen Fertigkeiten in der Technik leicht offenbar werden. Es ist beabsichtigt, dass die Erfindung alle solche Abänderungen und Variationen umfasst, wie sie in den Schutzumfang der anhängenden Ansprüche fallen.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, umfassend die Schritte: (a) Bereitstellen eines geformten Kunststoff-Gegenstands (22), der eine offene Öffnung (31), einen die Öffnung (31) umgebenden Stutzen (28) mit einer äußeren Oberfläche mit einem ersten Durchmesser, einen äußeren Flansch (30) an einem Ende des die Öffnung (31) umgebenden Stutzens (28) und einen Körper (26) besitzt, der an dem Stutzen (28) an einem vom Flansch (30) entfernten Ende des Stutzens (28) integral angeformt ist, wobei der Körper (26) einen zweiten Außendurchmesser besitzt, der größer als der erste Durchmesser ist; (b) Bereitstellen eines in Umfangsrichtung durchgehenden geformten Kunststoff-Abschlussrings (24); (c) Anordnen des Abschlussrings (24) an dem Gegenstand (22), wobei die Anordnung eine Anordnung von Vorformlingen ist, der Gegenstand (22) ein Vorformling ist und der Körper (26) ein Vorformling-Körper ist, und wobei der Schritt des Anordnens (c) durchgeführt wird durch Spannen des Abschlussrings (24) über den äußeren Flansch (30) während er warm ist, um den Abschlussring (24) auf der äußeren Oberfläche des Stutzens zu positionieren und durch Schrumpfung des Rings (24) auf den Stutzen (28) während er abkühlt, so dass der Ring (24) am Stutzen (28) zwischen dem Flansch (30) und dem Körper (26) durch Schrumpf-Presssitz befestigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt (c) durchgeführt wird, indem der Ring (24) über dem Flansch (30) ausgedehnt wird und anschließend dem Ring (24) erlaubt wird, auf die äußere Oberfläche des Stutzens (28) zu schrumpfen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Schritt (c) ausgeführt wird durch: (c1) Positionieren eines Ambosses (40) über der Öffnung (31), wobei der Amboss (40) eine äußere Oberfläche besitzt, deren Durchmesser an dem Flansch (30) wenigstens gleich dem des Flansches (30) ist, und deren vom Flansch (30) beabstandeter Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Rings (24) ist, und (c2) Ausdehnen des Rings (24) durch Schieben des Rings (24) entlang der äußeren Oberfläche, bis der Ring (24) über den Flansch (30) einrastet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Abschlussring (24) aus einem Polyester-Material ist, das aus der Gruppe, bestehend aus PET, PEN und Prozess-Recycling-Mahlgut gewählt ist.
  5. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei Schritt (b) weiter das Versehen des in Umfangsrichtung durchgehend geformten Kunststoff-Abschlussrings (24) mit wenigstens einem externen Gewinde (32) und einem externen Verschlussflansch (38) an einem axialen Ende des Abschlussrings (24) umfasst.
  6. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Kunststoff-Ring (24) aus einem von dem Kunststoff-Vorformling (22) verschiedenen Material ist.
  7. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Kunststoff-Abschlussring (24) wenigstens ein externes Gewinde oder Gewindesegment (32) umfasst.
  8. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, wobei der Kunststoff-Abschlussring (24) ein Spritzguss-Kunststoff-Formstück oder ein formgepresstes Kunststoff-Formstück ist.
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