DE69026250T2

DE69026250T2 - Verfahren zum Giessen einer Struktur mit mannigfaltigen Lagern und hergestellter Behälter

Info

Publication number: DE69026250T2
Application number: DE69026250T
Authority: DE
Inventors: John W Cahill
Original assignee: Pepsico Inc
Current assignee: Pepsico Inc
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2010-07-17
Also published as: JP2874792B2; GR3020130T3; AU640671B2; DK0466947T3; JPH0474619A; CA2020771A1; EP0466947B1; EP0466947A1; ATE135954T1; ES2083984T3; CA2020771C; AU5878790A; DE69026250D1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffkonstruktionen und aus diesen Konstruktionen gefertigte Behälter. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtkonstruktionen aus Kunststoff mit Hilfe eines Spritzgießverfahrens sowie aus diesen Kunststoffkonstruktionen hergestellte Behälter, die besonders gut zur Aufbewahrung von kohlensäurehaltigen Getränken, Speisen oder Chemikalien geeignet sind.
Kunststoffbehälter werden oft zur Aufbewahrung von kohlensäurehaltigen Getränken verwendet, wobei tatsächlich ihre Verwendung für diesen Zweck in den vergangenen Jahren ständig gestiegen ist. Während viele Kunststoffe für Behälter für kohlensäurehaltige Getränke verwendet werden können, kommt auf diesem Gebiet dem (nachfolgend als PET bezeichneten) Polyethylenterephthalat die größte Bedeutung zu, da es bei zweckgemäßer Herstellung viele gewünschte Eigenschaften, wie z.B. niedrige Kosten, geringes Gewicht, Haltbarkeit und Festigkeit, aufweist.
Die meisten der hervorragenden physikalischen Eigenschaften des PET treten nur dann auf, wenn der Kunststoff in einen biaxial ausgerichteten Zustand streckgeformt wird, wobei die Mehrzahl der für kohlensäurehaltige Getränke hergestellten PET-Flaschen gefertigt werden, indem zunächst mit Hilfe eines Spritzgießverfahrens ein PET- Vorformling ausgebildet und anschließend der Vorformling in die gewünschte Form gebracht wird. Bei den meisten PET-Behältern werden für jeden dieser beiden Herstellungsschritte unterschiedliche Maschinen eingesetzt, wobei eine bedeutende Anzahl von biaxial ausgerichteten PET-Flaschen auch mit einer einzigen Vorrichtung mit mehreren Positionen oder Stationen hergestellt werden. Einige PET-Behälter, die keine hohen mechanischen Eigenschaften erfordern, werden auch mit Hilfe des herkömmlichen Spritzblasens hergestellt und weisen nur eine geringe oder keine molekulare Ausrichtung auf.
Der Hauptkostenanteil bei der Herstellung von PET-Flaschen sind die Kosten für den PET-Kunststoff. Demzufolge sind die Hersteller von PET-Flaschen daran interessiert, den Anteil von PET-Kunststoff in den Flaschen zu verringern. Eine Möglichkeit dazu ist die Reduzierung der Wanddicke der Flaschen. Allerdings bestehen niedrige Grenzwerte für die Wanddicke von PET-Flaschen. Insbesondere ist PET gasdurchlässig und die Seitenwanddicke von PET-Flaschen, die zur Aufbewahrung von kohlensäurehaltigen Getränke verwendet werden sollen, muß bestimmte Mindestwerte übersteigen, falls die Flasche Industriestandardnormen zur Aufrechterhaltung bestimmter Kohlensäureanteile erfüllen soll. So wird beispielsweise mit dem Ausdruck "Lagerbeständigkeit" durch die Industrie für eine Flasche zur Aufbewahrung kohlensäurehaltiger Getränke diejenige Zeit, in Wochen, definiert, in der das Getränk während Lagerung bei Zimmertemperatur 15 Prozent seines ursprünglichen Kohlensäuregehalts verloren hat. Die führenden Hersteller von alkoholfreien Getränken in den USA haben die Forderung aufgestellt, daß jede PET-Flasche mit einem Fassungsvermögen größer als ein Liter eine Lagerbeständigkeit von 16 Wochen besitzen muß, wenn die Flasche zur Aufbewahrung von kohlensäurehaltigen und alkoholfreien Getränken verwendet wird. Flaschen mit einem Fassungsvermögen kleiner als eine Liter müssen gewöhnlich eine Lagerbeständigkeit von 10 Wochen aufweisen.
Eine Möglichkeit, den PET-Anteil einer Flasche zu verringern und somit die Lagerbeständigkeit der Flasche zu erhöhen, ist die Verwendung eine Mehrschichtkonstruktion, wobei die Flasche eine aus PET gefertigte erste Schicht sowie eine aus einem Material mit sehr geringer Gaspermeabilität gefertigte zweite Schicht (nachfolgend als Material mit einer starken Sperrwirkung für Gas bezeichnet) aufweist.
Die Verwendung einer Mehrschicht-Flasche ist auch aus weiteren Gründen vorteilhaft. So ist beispielsweise der Einsatz von bereits gebrauchten Kuststoffmaterialien in Getränkebehältern äußerst wünschenswert. Diese Maßnahme würde einerseits die große Anzahl von Kunststoffflaschen, die bisher einfach weggeworfen werden, einer sinnvollen Wiederverwertung zuführen und andererseits die zur Herstellung von neuen Flaschen benötigten Materialkosten reduzieren. Regierungsregelungen erlauben jedoch nicht, daß wiederverwertete Kunststoffe mit in Getränkebehältern aufbewahrten Produkten in Berührung kommen und schreiben stattdessen vor, daß mit diesen Produkten nur ungebrauchte Kunststoffe in Berührung kommen dürfen. Die Herstellung eines Getränkebehälters aus einer Mehrschichtstruktur mit einer ersten äußeren Schicht aus einem wiederverwerteten Material und einer zweiten inneren Schicht aus ungebrauchtem Kunststoffmaterial ist eine Möglichkeit, sowohl diese Regelungen zu erfüllen als auch gleichzeitig wiederverwertete Kunststoffe in dem Getränkebehälter zu verwenden.
Auch wenn Flaschen mit einer Mehrschichtkonstruktion auf verschiedene Weisen hergestellt werden können, ist die Verwendung eines Spritzgießverfahrens äußerst wünschenswert. Ein derartiges Verfahren würde einerseits nur relativ geringe Änderungen der gegenwärtigen, vielfach in der Industrie verwendeten Verfahren erfordern und könnte somit durch die Industrie auf einfache Weise angewendet werden; andererseits würden diesem Verfahren die allgemein mit Spritzgießverfahren verbundenen typischen Vorteile, wie z.B. dimensionale Genauigkeit und hohe Produktivität, zugutekommen. Bisher konnnte jedoch noch kein praktisches, leistungsfähiges und kostengünstiges Spritzgießverfahren zur Herstellung einer großen Anzahl von beschichteten PET-Flaschen entwickelt werden.
Dies ist teilweise dadurch begründet, daß aus praktischen Gründen bei den für die Herstellung von Kunststoff-Vorformlingen eingesetzten Spritzgießverfahren der Vorformling mit einer geringen Verjüngung in Längsrichtung gefertigt werden muß. Diese Verjüngung ermöglicht die Öffnung der Gießform und die Entnahme des Vorformlings aus der Gießform ohne Brechen oder Reißen des Vorformlings. Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kunststoff-Vorformlings mit Hilfe eines Spritzgießverfahrens wird ein erstes Kunststoffmaterial geschnitten, in eine sich verjüngende Form vorgeformt und auf einen Gieß-Kernstab aufgebracht. Anschließend wird ein zweiter flüssiger Kunststoff um den Stab herum eingespritzt und das erste mit dem zweiten Kunststoff-Material verbunden, so daß eine Mehrschicht- Konstruktion ausgebildet wird. Aufgrund der für die Vorformung des ersten Materials in die gewünschte sich verjüngende Form sowie deren Aufbringen auf den Kernstab der Gießform benötigten Zeit und Kosten wird diese Verfahrensart im allgemeinen nicht als praktisch für die Herstellung einer großen Anzahl von Kuststoff-Vorformlingen angesehen. Bei diesem Verfahren ist zudem das vorgeformte Material an der Innenwand der geformten Struktur ausgebildet.
Aus der Druckschrift US-A-4,495,125 ist ein Spritzgießverfahren zur Herstellung einer Vielschicht-Kunststoffkonstruktion bekannt. Dieses Verfahren umfaßt die Schritte Anordnen eines inneren Kunststoffrohres in einem äußeren, an einem Ende geschlossenen Kunststoffrohr, Anordnen der beiden Rohre in einem Gießhohlraum, Einführen eines erhitzten flüssigen Kunststoffs in den Gießhohlraum, Drücken des flüssigen Kunststoffs in radialer Richtung nach außen gegen die Rohre, so daß die Rohre nach außen gedrückt werden und mit einem Rohr eine intergriert-gebundene Mehrschichtkonstruktion ausgebildet wird, Öffnen der Gießform und Entfernen der Konstruktion.
Da das durch dieses Verfahren hergestellte Produkt eine relativ komplizierte Konstruktion aufweist, ist das in der US-A-4,495,125 offenbarte Verfahren nicht praktikabel.
Des weiteren offenbart die Druckschrift PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol 11, no. 14, 14. Januar 1987, & JP-A-61,189,918 23-08-1986, ein Spritzgießverfahren, wobei eine ußere Schicht in eine Gießform unter Beibehaltung eines Freiraums unter der bewegbaren Gießform eingesetzt wird. Anschließend wird Kunststoffflüssigkeit in den Freiraum eingespritzt, und eine innere Schicht wird zwischen der bewegbaren Gießform und der äußeren Schicht ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Spritzgießverfahren zur Herstellung einer Mehrschicht-Kunststoffkonstruktion zu schaffen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein praktisches, leistungsstarkes und kostengünstiges Spritzgießverfahren zur Herstellung einer großen Anzahl von beschichteten PET-Flaschen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die vorteilhaften Merkmales des Patentanspruchs 1 gelöst.
Nachdem die Struktur hergestellt worden ist, wird die Gießform geöffnet, die Konstruktion aus der Gießform entnommen und, falsch gewünscht, überarbeitet, um einen Behälter auszubilden. Der somit hergestellte Behälter besitzt Hals-, Seitenwandund Bodenbereiche, welche miteinander verbunden sind, so daß eine einstückige Flasche ausgebildet ist. Der Seitenwandbereich umfaßt äußere und innere Schichten, während die Hals- und Bodenbereiche des Behälters aus lediglich einem Kunststoffmaterial gefertigt sind.
Figur 1 zeigt eine Seiten-Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Kunststoff-Vorformlings,
Figur 2 zeigt eine Längs-Querschnittsansicht einer Gießform, die zur Herstellung des in Figur 1 gezeigten Vorformlings eingesetzt werden kann,
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Röhre, von der ein Rohr abgeschnitten und anschließend zur Herstellung einer äußeren Schicht des in Figur 1 gezeigten Vorformlings verwendet werden kann,
Figur 4 zeigt eine Seitenansicht einer aus dem in Figur 1 gezeigten Vorformling hergestellten Flasche,
Figur 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in Figur 2 gezeigten Gießform, und
Figur 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines weiteren Teils der in Figur 2 gezeigten Gießform, wobei der Freiraum zwischen dem darin befindlichen Rohr und den benachbarten Gießformflächen übertrieben groß dargestellt ist.
Figur 1 zeigt einen beschichteten Vorformling 10, der im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ist und einen Seitenbereich 12, einen Bodenbereich 14 und einen Halsbereich 16 umfaßt. Der Seitenbereich 12 umfaßt eine äußere Schicht 20 und eine innere Schicht 22, die während des nachfolgend beschriebenen Verfahrens miteinander integriertverbunden oder verschmolzen werden. Dagegen sind der Halsbereich 14 und der Bodenbereich 16 nicht beschichtet und bestehen stattdessen jeweils aus einem einzigen Kunststoffmaterial oder sind aus einem einzigen Kunststoffmaterial gefertigt. Bekannterweise weist der Halsbereich 16 ein oder mehrere Gewinde 24 auf, um die Flasche mit einem Flaschendeckel zu verschließen, nachdem der Vorformling 10 zu einem Behälter erweitert und mit einem Getränk gefüllt worden ist.
Figur 2 zeigt eine Gießform 26 zur Herstellung des Vorformlings 10. Die Gießform 26 besitzt eine erste Unteranordnung und eine die erste Unteranordnung aufnehmende zweite Unteranordnung. Die aufnehmende Unteranordnung umfaßt ein äußeres Gießform-Grundteil 30, einen inneren Hohlraumblock 32, eine Abdeckung 34 sowie obere Gewindeschlitze 36; die aufgenommene Unteranordnung der Gießform 25 umfaßt einen verlängerten Stab 40 und ein Tragteil 42. Die Gewindeschlitze 36, der Hohlraumblock 32 und die Abdeckung 34 bilden in der Gießform 26 einen Hohlraum 44, wobei die Abdeckung 34 einen Durchlaß 46 zum Einführen von flüssigen Kunststoff in den Hohlraum aufweist. Figur 2 zeigt die Gießform 26 in einem geschlossenen Zustand, wobei sich der Stab 40 in den Gießhohlraum 44 erstreckt. Die Form des Gießhohlraums 44 bestimmt die Form des Vorformlings 10, und der Gießhohlraum besitzt Seiten-, Hals- und Bodenbereiche, die zum Ausbilden der Seitenwand 12, des Bodens 14 und des Halses 16 des Vorformlings benutzt werden. Die Gießform 26 kann auf bekannte Weise durch Auseinanderbringen der beiden Unteranordnungen der Gießform und Entfernen der Stange 40 aus dem Gießhohlraum 44 geöffnet werden.
Die Gießform 26 ist mit geeigneten Kühlflüssigkeitsgängen ausgestattet, um die Temperatur der Gießform und des darin gefertigten Vorformlings genau zu steuern. Die sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckende Oberfläche 52 des Hohlraumblocks 32 und die gegenüberliegende Oberfläche 54 der Stange 40 vetjüngen sich jeweils leicht nach unten und nach außen, um das Öffnen der Gießform 26 nach der Herstellung des Vorformlings darin und das Entfernen des Vorformlings aus dem Gießhohlraum 44 zu erleichtern.
Figur 3 zeigt eine Kunststoffröhre 60, von der ein Rohr 62 heruntergeschnitten und anschließend zur Ausbildung der äußeren Schicht 20 des Vorformlings verwendet werden kann. Zur Herstellung des Vorformlings 10 wird das Rohr 62 von der Röhre 60 heruntergeschnitten und in dem Hohlraum 44 der Gießform 26 nahe der Oberfläche 52 des Hohlraumblocks 32 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, daß dies erfolgt, wenn die Gießf6rm 26 offen ist, d.h. vor dem Einführen des Stabs 40 in den Gießhohlraum 44. Sobald das Kunststoffrohr 62 in geeigneter Weise in dem Gießhohlraum 44 angeordnet worden ist, wird der Stab 40 in den Gießhohlraum eingeführt und ein flüssiges Kunststoffmaterial über den Durchlaß 46 in den Gießhohlraum radial innerhalb des Kunststoffrohres eingespritzt. Der über den Durchlaß 46 in den Hohlraum 44 eingespritzte Kunststoff ist erhitzt und flüssig und steht unter Druck, so daß die Wärme und der Druck dieses Kunststoffs das Kunststoffrohr 62 erhitzen und nach außen in eine der Form der angrenzenden Oberfläche 52 des Hohlraumblocks 32 entsprechende Form drücken, d.h. in eine sich nach unten und nach außen leicht verjüngende Form. Zugleich führen die Hitze und der Druck des flüssigen Kunststoffs des weiteren dazu, daß das Rohr 62 einen plastifizierten Zustand annimmt, so daß der flüssige Kunststoff mit dem Rohr 62 verschmilzt und eine integriert-verbundene geschichtete Konstruktion bildet. Nachdem der Gießhohlraum 44 gefüllt worden ist, wird der Gießhohlraum 44 gekühlt, um den Vorformling 10 zu festigen, und die Gießform 26 wird geöffnet und der Vorformling 10 aus der Gießform 26 entnommen.
Gemäß einem anderen Verfahren kann geschmolzenes PET in den Hohlraum 44 eingeführt werden, um den Hohlraum teilweise zu füllen, bevor die Stange 40 in den Hohlraum eingeführt wird. Dies kann entweder vor oder nach dem Anordnen des Rohrs 62 in dem Gießhohlraum 44 erfolgen, wobei es jedoch vorteilhaft erscheint, den flüssigen Kunststoff in den Gießhohlraum 44 nach dem Anordnen des Rohrs 62 in dem Gießhohlraum 44 einzuführen. In jedem der beiden Fälle wird die Gießform 26 geschlossen, sobald der Gießhohlraum 44 teilweise mit dem geschmolzenen PET gefüllt und das Rohr 62 richtig in dem Gießhohlraum angeordnet worden ist, und die Stange 40 wird in den Gießhohlraum eingeführt, wodurch das geschmolzene PET radial nach außen gegen das Rohr 62 gedrückt und das Rohr 62 seinerseits zur Herstellung des Vorformlings 10 in die gewünschte, sich verjüngende Form gepresst wird.
Somit wird erfindungsgemaß mit jedem der zuvor beschriebenen Verfahren ein beschichteter Vorformling 10 durch Verwendung eines vorgefertigten Kunststoffrohres 62 zur Bildung einer äußeren Schicht 20 dieses Vorformlings hergestellt, wobei die Durchführung von besonderen getrennten Schritten oder Vorgängen zur Bearbeitung dieses Rohres nicht erforderlich ist, um das Rohr in die gewünschte, sich verjüngende Form in der Gießform 26 zu bringen.
Nach der Entnahme aus der Gießform 26 wird der Vorformling 10 zu der in Figur 4 gezeigten Flasche weiterverarbeitet. In Figur 4 sind die oberen und unteren Kanten der durch den röhrenförmigen Bereich 62 gebildeten Schicht der Flasche 64 mit den Bezugszeichen 62a und 62b versehen. Der Vorformling 10 kann auf jede geeignete Weise zu der Flasche 64 weiterverarbeitet werden. Gemäß einem bekannten Verfahren wird beispielsweise der Vorformling 10 erneut erhitzt, in einen zweiten Gießhohlraum, der der Form der fertigen Flasche 64 entspricht, eingesetzt, und anschließend mit Hilfe einer in den Hohlraum eingepreßten Druckflüssigkeit nach außen gegen die Oberflächen des zweiten Gießhohlraumes ausgedehnt. Diese Technik und andere Techniken zum Ausdehnen des Vorformlings 10 sind auf diesem Gebiet gut bekannt.
Des weiteren wird darauf hingewiesen, daß der Vorformling 10 während verschiedener Stufen des Verfahrens, durch welches er geformt und zu der Flasche 64 ausgedehnt wird, erhitzt und gekühlt wird; ebenso kann das Rohr 62 vor dem Einsetzen in den Gießhohlraum 44 gekühlt oder erhitzt werden. Zur Steuerung der Temperatur des Vorformlings 10 kann jede geeignete Technik oder Techniken verwendet werden. Viele derartige Verfahren sind dem Fachmann gut bekannt.
Das Rohr 62 wird, unter erneuter Bezugnahme auf Figur 2, vorzugsweise in Längsrichtung unbeweglich in dem Gießhohlraum 44 gehalten während der flüssige Kunststoff gegen das Rohr gedrückt wird. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen. So kann beispielsweise das Rohr 62 in den Hohlraum 44 der Gießform 26 mit einem engen Paßsitz mit der Oberfläche 52 des Hohlraumblocks 32 hineingedrückt werden, und dieser Paßsitz selbst kann zum ortsfesten Halten des Rohrs 62 benutzt werden während der flüssige Kunststoff gegen das Rohr gedrückt wird. Alternativ kann die Gießform 26 einen oder mehrere (nicht gezeigte) Vorsprünge aufweisen, die etwas in den Hohlraum hineinragen, um das Rohr 62 ortsfest zu halten. Derartige Vorsprünge können sich beispielsweise von den unteren Bereichen der Gewindeschlitze 36 in den Gießhohlraum 44 erstrecken. Wird die zuletzt beschrieben Anordnung zum ortsfesten Halten des Rohrs 62 in dem Gießhohlraum 44 verwendet, werden diese Vorsprünge von dem Vorformling 10 wegbewegt, bevor der Vorformling aus der Gießform 26 entfernt wird.
Wird, unter Bezugnahme auf Figur 5, flüssiger Kunststoff in den Gießhohlraum 44 eingespritzt, neigt der Kunststoff dazu, an dem Boden des Rohres 62 vorbei nach oben anzusteigen, ehe der gesamte Freiraum 66 unmittelbar unterhalb der Unterkante 70 des Rohres gefüllt wird. Vorzugsweise ist in der Gießform 26 eine Vorrichtung vorgesehen, um Luft von dem Freiraum 66 radial nach außen aus dem Gießhohlraum 44 abzusaugen, so daß der flüssige Kunststoff in den Freiraum fließen und diesen gegebenenfalls füllen kann. Besondere mit dem Freiraum 66 verbundene Vorrichtungen können in der Gießform 26 vorgesehen sein, um aus der Gießform 26 Luft abzusaugen. Alternativ kann die in dem Freiraum 66 befindliche Luft einfach über eine durch zwei oder mehr Teile der Gießform 26 gebildete und mit dem Freiraum unmittelbar unterhalb der Kante 70 in Verbindung stehend Grenzfläche abgesaugt werden.
Wird, unter Bezugnahme auf Figur 6, der flüssige Kunststoff in die Gießform 26 eingespritzt, kann der Kunststoff an der Oberkante der Rohrs 62 vorbei nach oben ansteigen, bevor sich das Rohr derart ausdehnt, daß es vollständig an der benachbarten Oberfläche 52 der Gießform 26 anliegt. Die Gießform 26 kann daher des weiteren eine Vorrichtung aufweisen, um von dem radial außerhalb des Rohrs 62 liegenden Freiraum 72 Luft aus dem Gießhohlraum 44 abzusaugen. Diese Absaugvorrichtung ermöglicht, daß sich das Rohr 62 in den Freiraum 72 ausdehnen kann, ohne daß die Luft über das flüssige Kunststoffmaterial entweichen muß. Zu diesem Zweck können ebenfalls besondere in Verbindung mit dem Freiraum 72 stehende Vorrichtungen in der Gießform 26 vorgesehen sein, oder die in dem Freiraum 72 befindliche Luft kann über eine durch zwei oder mehr Teile der aufnehmenden Unteranordnung der Gießform 26 gebildete Grenzfläche, beispielsweise durch die zwischen die Gewindeschlitze 36 und den inneren Hohlraumblock 32 ausgebildete Grenzfläche, abgesaugt werden.
Das Rohr 62, aus welchem die äußere Schicht 20 des Vorformlings 10 gefertigt ist, kann seinerseits aus verschiedenen Materialien oder Mehrfachmaterialien gefertigt sein. So kann beispielsweise die Röhre aus einem Material mit einer sehr geringen Gaspermeabilität gefertigt sein, z.B. aus einem Material mit einem zweisäurigen Anteil mit [Thiobis-(p-Phenylenoxid-)]Acetylessigsäure, [Sulfonylbis- (p-Phenylenoxid-)]Acetylessigsäure und Mischungen dieser Stoffe oder aus mit Bisphenol versetzten Polyester. Die Verwendung eines derartigen Materials für die äußere Schicht 20 des Vorformlings 10 würde die Herstellung einer Kunststoffflasche mit einer niedrigen Gaspermeabilität, einer verringerten Seitenwanddicke und somit einer verringerten Gesamtmenge an Material ermöglichen. Ebenso kann das Rohr 62 aus wiederverwertetem Material, z.B. PET, hergestellt sein. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die inneren Oberflächen des Rohrs 62 vollständig von dem in die Gießform 26 eingespritzten flüssigen Kunststoff bedeckt, so daß das Rohr 62 seinerseits nicht in Kontakt mit einem in einem aus dem Vorformling 10 hergestellten Behälter aufbewahrten Produkt kommen kann.
Das Rohr 62 kann auf verschiedene Weise hergestellt werden und eine oder mehrere Kunststoffschichten aufweisen. Beispielsweise kann, wie bereits zuvor erläutert, das Rohr 62 von der Röhre 60, die ein Einschicht-Kunststoff oder eine Mehrschicht- Koextrusion sein kann, abgeschnitten werden. Vorzugsweise wird die Röhre 60 durch Extrudieren mit Hilfe eines Ziehsteins gefertigt. Ebenso kann die Röhre 60 jedoch durch andere Techniken, wie z.B. durch Aufwickeln einer Kunststoffolie auf eine Spindel, hergestellt werden. Beispiele für Mehrschicht-Verbindungen sind: wiederverwertetes PET auf einem Polyester mit einer starken Sperrwirkung für Gas: Polypropylen/Klebstoff/Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer/Klebstoff, PET/Klebstoff/Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer/Klebstoff, Acrylnitril- Copolymer/Klebstoff, Polycarbonat/Polyester mit einer starken Sperrwirkung, Polyamide/Klebststoffe und Polycarbonat/Polyetherimid.
Für Anwendungen wie beispielsweise das Eingeschlossenhalten von Kohlendioxid in einer Verpackung ist es vorteilhaft, wenn die Schichten des Rohrs 62 miteinander integriert-verbunden sind. Für viele Anwendungen, bei denen das Rohr 62 verwendet wird, um das Eindringen von Sauerstoff in einen Behälter zu verringern, wie z.B. bei der Verpackung von Speisen, genügt jedoch bereits ein enger mechanischer Sitz zwischen den einzelenen Schichten des Rohrs. Wie in Figur 3 gezeigt, besitzt das Rohr 62 einen einheitlich kreisförmigen Querschnitt, wobei jedoch das Rohr jede beliebige Form aufweisen kann.
Insbesondere kann der untere Bereich des Rohrs 62 sich radial nach innen verschmälernd und somit konisch geformt ausgebildet oder nach innen gekrümmt sein.
Wird das Rohr in einer Gießform benutzt, bei der der erhitzte Kunststoff über einen unterhalb des Rohrs angeordneten Durchlaß in die Gießform eingespritzt wird, besitzt das Rohr unabhängig von seiner spezifischen Form vorzugsweise eine untere und obere Öffnung, um das Einführen des erhitzten Kunststoffs in das Rohrinnere zu ermöglichen. Das Rohr 62 kann von der Röhre 60 auf jede beliebige Weise abgeschnitten werden, oder das Rohr kann mit einer für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeigneten Form und Größe gefertigt werden, ohne daß es für die Verwendung des Rohrs in der vorliegenden Erfindung einer Verformung, eines Schneidens oder einer Weiterbearbeitung bedarf.
Des weiteren kann das Rohr 62 verwendet werden, um eine Flasche 64 mit unterschiedlichen Farben, mit einem besonderen Design, mit farbigen Streifen oder anderen gewünschten Designeigenschaften herzustellen. So kann beispielsweise das Rohr 62 aus einem Kunststoff mit einer von der Farbe des in den Gießhohlraum 44 eingeführten flüssigen Kunststoffs unterschiedlichen Farbe gefertigt sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte das Kunststoffrohr 62 mit Streifen oder unterschiedlichen Farben, mit Aufdrucken und/oder Verzierungen gefertigt sein, die Bestandteil des fertigen Behälters 64 werden, so daß ein vorbezeichneter oder vordekorierter Behälter hergestellt wird. Das Rohr 62 kann Zusatzstoffe, wie z.B. ultraviolettes Licht absorbierende Stoffe, antistatische Stoffe oder färbbare Stoffe, enthalten, um das Aufdrucken von Material oder Informationen auf den Behälter 64 zu erleichtern.
Während vorzugsweise flüssiges PET in den Gießhohlraum 44 zum Ausbilden des Vorformlings 10 eingespritzt wird, kann bei der Ausübung der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von anderen Kunststoffarten verwendet werden. Diese anderen Materialien umfassen: Polyhexamethylen-Adipamid, Polycaprolaktam, Polyhexamethylen-Sebacamid, Polyethylen-2,6- und 1,5-Naphthalat, Polytetramethylen-1,2-Dioxibenzoat und Copolymere von Ethylen-Terephthalat, Ethylen-Isophthalat, Polycarbonate, Polyacrylate, Polyolefine, Vinylpolymere von der Nitrilgruppe, Chlor, Styrol oder andere ännliche Kunststoffe.
Vorzugsweise wird die PET-Flüssigkeit in den Gießhohlraum 44 bei einer Temperatur zwischen 500ºF und 575ºF eingespritzt, und eine inneres Kühlmittel zwischen 30ºF und 110ºF durchfließt die Kühlgänge der Gießform 26. Der Vorformling wird vor der Entnahme aus der Gießform 26 auf eine Temperatur von ca. 245ºF abgekühlt.
Der Behälter 64 ist für viele Zwecke gut geeignet. So ist, wie bereits zuvor detailiert beschrieben, der Behälter 64 insbesondere bestens zum Aufbewahren von kohlensäurehaltigen Getränken geeignet. Der Behälter kann thermofixiert werden, um die Wärmebeständigkeit des Behälters zu verbessern, so daß der Behälter für die Verpackung von gewöhnlich im heißen Zustand eingefüllten Produkten, wie z.B. Fruchsäfte oder Ketchup, sowie für Verpackung von saüerstoffempfindlichen Produkten, wie z.B. Bier, geeignet ist. Des weiteren können die oberen Bereiche des Behälters nachgeschnitten werden, so daß ein vollständig biaxial ausgerichteter und zylindrischer Behälter mit einem geschlossenen Ende, d.h. mit der Form einer herkömmlichen Metalldose, erhalten wird. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für die Ausbildung derartiger dosenförmiger Berhälter gut geeignet, da während des Gießverfahrens die Lage des Rohrs 62 gesteuert werden kann, so daß ein späteres Nachschneiden des Behälters nicht erforderlich ist und die Verwertung des zur Herstellung des Rohrs 62 benötigten Materials optimiert wird.
Die vorliegende Erfindung kann neben der Herstellung des Behälters 64 und der zuvor beschriebenen Abwandlungen auch wirkungsvoll zur Herstellung anderer nützlicher Produkte eingesetzt werden. So kann beispielsweise die Erfindung zur Herstellung von Behältern für die Verpackung von Speisen verwendet werden, die mittels herkömmlicher Herde oder Mikrowellenherde in der Verpackung wiedererhitzt werden können. Ein derartiger Behälter kann durch die Verwendung eines äus einem Kunststoff mit einer starken Sperrwirkung für Gas gefertigten und in einen dosenförmigen Gießhohlraum eingesetzten Rohrs hergestellt werden. Ein geschmolzenes Polycarbonat wird in den Gießhohlraum eingespritzt, um eine beschichtete Konstruktion herzustellen, die unverändert oder nach anschließender Erweiterung zu einer endgültigen Form verwendet werden kann. Diese Erfindung kann ebenfalls zum Gießen von Konstruktionen verwendet werden, die Fenster als optische Füllanzeigen für Produkte, wie z.B. Zahnpasta in einem Pumpspender, aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber Verfahren mit Mehrfach- Einspritzungen oder mit dem gleichzeitigen Einspritzen von unterschiedlichen Kunststoffen verschiedene Vorteile auf. So ermöglicht beispielsweise die Verwendung des Rohrs 62 eine genaue Plazierung der durch das Rohr gebildeten Schicht in dem Körper des gegossenen Gegenstands. Des weiteren verkürzt die Verwendung eines relativ kühlen Rohrs 62 die für das Abkühlen des in den Hohlraum 44 eingeführten geschmolzenen Kunststoffes benötigte Zeit, was eine erhöhte Produktivität zur Folge haben kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Ausbildung von Schichten innerhalb eines weiten Seitenwanddickenbereichs eingesetzt werden, wänrend die Mehrfach- Einspritzverfahren in der Regel auf relativ dicke Schichten beschränkt sind. Die Werkzeugerfordernisse und die Steuerung der Mehrfach- bzw. Parallel-Einspritzsysteme ist für gewöhnlich weitaus aufwendiger und teuerer als bei der vorliegenden Erfindung. Des weiteren sind in der Praxis die Mehrfach- bzw. Parallel-Einspritzsysteme auf die Verwertung von zwei unterschiedliche Kunststoffmaterialien beschränkt, während das erfindungsgemaße Verfahren auch zur Herstellung von Konstruktionen mit mehr als zwei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien verwendet werden kann.
Obwohl mit der zuvor beschriebenen Erfindung die oben angegebenen Aufgaben gelöst werden, kann der Fachmann verschiedene Abwandlungen und Ausführungsbeispiele entwickeln, wobei die anliegenden Ansprüche auch derartige in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallende Abwandlungen und Ausführungsbeispiele umfassen sollen.

Claims

1. Spritzgießverfahren zur Herstellung einer Mehrschicht-Kunststoff-Konstruktion, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer Kunststoffröhre,

Abschneiden eines Abschnitts von der Kunststoffröhre, um ein hohles Kunststoffrohr (62) mit einer im wesentlichen hohlen zylindrischen Form mit gegenüberliegenden ersten und zweiten offenen Längsenden zu erhalten,

Anordnen des Kunststoffrohrs (62) in einem Gießhohlraum (44), wobei der Hohlraum (44) eine in Längsrichtung verlängerte Oberfläche mit einer im wesentlichen zylindrischen und sich in Längsrichtung nach oben und nach außen konusförmige Form aufweist,

Schließen des Gießhohlraums (44), um das Rohr (62) in dem Gießhohlraum (26) einzuschließen,

Einführen eines geschmolzenen Kunststoffs in den Gießhohlraum (44) durch das erste offene Längsende des Rohrs (62) und in das Innere des Rohrs (62),

Drücken des geschmolzenen Kunststoffs radial nach außen gegen das Rohr (62), um das Rohr (62) von seiner anfänglichen Form nach außen in eine der Oberflächenform des Hohlraums (44) entsprechende Form zu drücken, wobei eine integriert-verbundene Schichtkonstruktion ausgebildet wird, deren äußere Schicht das Rohr (62) ist, und Öffnen des Gießhohlraums (44) und Entnehmen der Schichtkonstruktion aus dem Gießhohlraum (44).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Einführens den Schritt radiales Einführen des flüssigen Kunststoffs nach innerhalb des Rohrs (62) umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Drückens den Schritt Drücken des Rohrs (62) in eine sich nach außen konusförmige Form umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Drückens des Rohrs (62) in die konusförmige Form den Schritt Drücken des Rohrs nach außen gegen eine äußere Oberfläche des Gießhohlraums (44) umfaßt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den weiteren Schritt in Längsrichtung ortsfestes Halten des Rohrs (62) in dem Gießhohlraum (44) während des Schritts des Drückens.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Drückens den Schritt Absaugen von Luft aus einem Freiraum des Gießhohlraums (44) unmittelbar unterhalb der Unterkante des Rohrs (62) umfaßt, während der flüssige Kunststoff daran vorbei ansteigt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Drückens des weiteren den Schritt Absaugen von Luft aus einem radial außerhalb des Rohrs (62) vorhandenen Freiraums des Gießhohlraums (44) umfaßt, während der flüssige Kunststoff daran vorbei ansteigt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kunststoffrohr (62) eine geringe Gaspermeabilität aufweist.