DE69634356T2

DE69634356T2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von rohrfoermigen behaeltern

Info

Publication number: DE69634356T2
Application number: DE69634356T
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Koto-ku IMAIZUMI
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: CN1175923A; KR19980702573A; CA2214075C; US5980808A; EP0812675B1; TW348105B; CA2214075A1; EP0812675A1; EP0812675A4; AU1209097A; WO1997024219A1; DE69634356D1; AU721718B2; KR100473289B1; CN1069081C; JP3992739B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[Gebiet der Erfindung]
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines einteiligen rohrförmigen Behälters mit einem Halsabschnitt aus einem dünnwandigen thermoplastischen Kunststoffrohr. Sie betrifft ebenso eine Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Behälters.
[Stand der Technik]
Ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters mit einem Halsabschnitt aus einem Extrudat durch Blasformen ist bekannt. Das bekannte Verfahren besitzt jedoch einen Nachteil dahingehend, dass der Schulterabschnitt des geformten Behälters einen dicken Schulterabschnitt zeigt, da dieser Abschnitt mit einem geringen Dehnungsverhältnis gedehnt wird. Die Wanddicke des Extrudats muss sehr genau eingestellt sein, um diesen Nachteil zu überwinden, allerdings ist eine solche genaue Einstellung nur schwer möglich. Falls die Wanddicke des Extrudats genau eingestellt wird, ergibt sich ein zusätzliches Problem dahingehend, dass die Blasdüse nur sehr schwer in das Extrudat durch den Halsabschnitt eingeführt werden kann, falls der Halsabschnitt einen geringen Durchmesser besitzt. Zusätzlich besteht noch ein Problem dahingehend, dass die Trennlinie der Formhälften auf die Oberfläche des blasgeformten Behälters beim Öffnen der Form übertragen werden. Falls die Trennlinie auf die Oberfläche des rohrförmigen Behälters übertragen wird, so ist dieser für ein Bedrucken kaum geeignet.
Ein bekanntes Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters, das zum Überwinden der voranstehend geschilderten Nachteile vorgeschlagen wurde, umfasst die Schritte des Einführens einer Heizvorrichtung in ein dünnwandiges Rohr und des Auftreffenlassens der Heißluft auf die Innenwandoberfläche des dünnwandigen Rohrs und des Aufweichens des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs, und das anschließende Abgeben der heißen Luft durch das vordere Ende des dünnwandigen und erwärmten Rohrs zur Außenseite, um so dem vorderen Ende ein konisches Profil zu verleihen und anschließend einen Halsabschnitt dadurch zu bilden, dass ein Pressformmittel von der Innenseite des dünnwandigen Rohrs eingesetzt wird.
Mit diesem bekannten Verfahren wird jedoch das dünnwandige und erwärmte Rohr nach außen expandiert, um so sein Erscheinungsbild zu verändern, wenn Heißluft von der Innenseite des Rohrs abgegeben wird, da keine Maßnahme ergriffen wird, um solch eine Deformation des dünnwandigen Rohrs zu verhindern, und da die Heißluft zur Innenwandoberfläche des Rohrs und weg von dem den Hals bildenden Bereich strömt.
Mit diesem technischen Verfahren ist deshalb die Herstellungseffizienz besonders dann verringert, wenn das dünnwandige Rohr von außerhalb mit Wärme behandelt wird, um so am vorderen Ende des dünnwandigen Rohrs das Harz bzw. den Kunststoff anzusammeln, um so wiederum dort einen Halsabschnitt zu erzeugen, da das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs nur mit Schwierigkeiten in eine externe Heizvorrichtung bzw. Heizkörper eingeführt werden kann. Zusätzlich können unnötige Abschnitte des dünnwandigen Rohrs erwärmt und deformiert werden, da der Bereich der äußeren Wandoberfläche des dünnwandigen Rohrs, an den Heißluft abgegeben wird, nicht genau bestimmt ist. Das Ergebnis ist so ein rohrförmiger Behälter mit einem unverhältnismäßig dicken Schulterabschnitt aufgrund des größeren Volumens des aufgeweichten Kunststoffs, der angesammelt wurde, um den Halsabschnitt zu erzeugen, oder es ist ein deformierter Behälter mit geringem kommerziellen Wert. Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Halsabschnitt nicht im Anschluss an das Bedrucken der Oberfläche des rohrförmigen Behälters erzeugt werden kann, falls das dünnwandige Rohr deformiert worden ist.
Die EP-A-0,475,126 offenbart ein mit einem Kopf versehenes thermoplastisches Rohr, das lediglich aus einem thermoplastisch extrudierten, gedehnten Zylinder gebildet ist, indem der Zylinder über einen formgebenden Dorn mit einem freiliegenden Abschnitt positioniert wird. Die Innenoberfläche des freiliegenden Abschnitts wird über die Glasübergangstemperatur des Thermoplasts erwärmt, um so die Innenoberfläche zu schmelzen, während die Außenoberfläche den freiliegenden Abschnitt des Zylinders hält. Der erwärmte freiliegende Abschnitt wird anschließend in eine konische Form gebracht, z.B. durch Erwärmen der Außenoberfläche, und Druck wird auf den konisch geformten, freiliegenden Abschnitt angewendet, um ein erwärmtes thermoplastisches Rohr zu bilden. Die hergestellten Rohre besitzen einen Korpusabschnitt, einen Schulterabschnitt und einen Halsabschnitt ohne Nähte, die allesamt aus dem thermoplastisch extrudierten, gedehnten Anfangszylinder gebildet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der voranstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik ist es deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters mit verbesserter Effizienz vorzusehen, der ein erwünschtes rohrförmiges Profil besitzt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Herstellen solch eines rohrförmigen Behälters vorzusehen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 bestimmte Verfahren und durch die in Anspruch 8 bestimmte Vorrichtung erzielt.
Beim Verzieren des Schulterabschnitts eines rohrförmigen Behälters mit einem marmorförmigen Muster entsprechend einem Prozess aus dem Stand der Technik wird das marmorförmige Muster typischerweise auf dem Schulterabschnitt durch Drucken gebildet, und zwar nach der Herstellung des rohrförmigen Behälters. Erfindungsgemäß kann im Gegensatz dazu ein marmorförmiges Muster auf dem Schulterabschnitt des rohrförmigen Behälters während der Herstellung des Behälters gebildet werden.
(1) Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters, der einen Halsabschnitt zum Aufnehmen einer Kappe besitzt, aus einem dünnwandigen thermoplastischen Kunststoffrohr die folgenden vier Schritte auf.
Beim ersten Schritt wird das dünnwandige Rohr auf einem Rohrhalter angeordnet, der einen kopfbildenden Abschnitt zum Bilden des Halsabschnitts besitzt. Ein vorderes Ende des dünnwandigen Rohrs steht um einen bestimmten Abstand von dem vorderen Ende des Rohrhalters über.
Bei dem zweiten Schritt wird eine Innenseite des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs aufgeweicht, während ein Profil des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs beibehalten wird, indem ein Temperaturunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des dünnwandigen Rohrs erzeugt wird. Heißluft wird auf die Innenwandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs abgegeben. Die abgegebene Luft wird in die Richtung weg von der männlichen Form kraftmäßig abgezogen. Gleichzeitig wird die Außenwandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs gekühlt.
Beim dritten Schritt wird das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs geschrumpft, indem Heißluft auf die Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs abgegeben und die Heißluft in die Richtung weg von der männlichen Form kraftmäßig abgezogen wird. Beim vierten Schritt werden ein Halsabschnitt und ein Schulterabschnitt aus dem vorderen Ende des geschrumpften, dünnwandigen Rohrs mit Hilfe einer weiblichen Form und der männlichen Form gebildet.
Eine Kühloberfläche wird in Kontakt mit der äußeren Wandoberfläche gehalten.
Da die Heißluft, die zum Erwärmen der Innenwandoberfläche des dünnwandigen Rohrs verwendet wird, kraftmäßig abgezogen und entfernt wird, wird kein unerwünschter Bereich der Innenwandoberfläche erwärmt, und da die Außenwandoberfläche des dünnwandigen Rohrs gleichzeitig gekühlt und jegliche Deformation aufgrund der Ausdehnung verhindert wird, kann das Profil des dünnwandigen Rohrs unverändert vor und nach dem Erwärmen beibehalten werden. Da die Heißluft, die zum Erwärmen der Außenwandoberfläche des dünnwandigen Rohrs verwendet wird, zusätzlich kraftmäßig abgezogen und entfernt wird, wird kein unerwünschter Bereich der Außenwandoberfläche erwärmt. Auf diese Weise kann das Volumen des Abschnitts, der weich gemacht werden soll, um den Halsabschnitt zu erzeugen, konstant gehalten werden, und der Schulterabschnitt kann mit einer erwünschten Dicke erzeugt werden, so dass folglich ein rohrförmiger Behälter mit einem erwünschten Profil erhalten werden kann.
(2) Ein Auslass zum Ausleeren des Inhalts kann in dem Halsabschnitt zu dem Zeitpunkt erzeugt werden, zu dem der Halsabschnitt und der Schulterabschnitt durch Pressen gebildet werden, oder ein geschlossener Halsabschnitt kann durch Pressen gebildet werden, und ein Auslass kann nach dem Formen des Halsabschnitts gebildet werden.
(3) Das dünnwandige Rohr kann ein mehrschichtiges Rohr oder ein Rohr mit nur einer Schicht sein.
(4) Das dünnwandige Rohr kann ein dreischichtiges Rohr mit einer Zwischenschicht sein, die zwischen einer Außenschicht und einer Innenschicht eingebettet ist, und die Zwischenschicht kann aus einem Material hergestellt sein, das sich von dem der Außen- und der Innenschicht unterscheidet, wobei die Innenschicht eine Dicke besitzt, die größer als die der Außenschicht ist.
Indem die Innenschicht größer als die Außenschicht gemacht wird, kann die Herstellung von fehlerhaft geformten rohrförmigen Behältern verhindert werden, wenn der Halsabschnitt durch Pressen gebildet wird.
(5) Das dünnwandige Rohr kann ein dreischichtiges Rohr mit einer Zwischenschicht sein, die zwischen einer Außenschicht und einer Innenschicht eingebettet ist, und die Zwischenschicht kann aus einem Material hergestellt sein, das sich von dem der Außen- und der Innenschicht unterscheidet, wobei das Material der Innenschicht ein Fließvermögen besitzt, das größer ist als das des Materials der Außenschicht.
Indem das Material der Innenschicht ein Fließvermögen besitzt, das sich von dem Material der Außenschicht unterscheidet, das erstere also ein Fließvermögen besitzt, das größer als das der letzteren ist, kann das Auftreten einer Ungleichmäßigkeit bezüglich der Linearität des Übergangs der unterschiedlichen Harzmaterialien verhindert werden.
Das dünnwandige Rohr kann ein dreischichtiges Rohr mit einer Zwischenschicht sein, die zwischen einer Außenschicht und einer Innenschicht eingebettet ist, und die Zwischenschicht kann aus einem Material hergestellt sein, das sich von dem der Außen- und der Innenschicht unterscheidet, wobei die Innenschicht eine Dicke besitzt, die größer als die der Außenschicht ist, und das Material der Innenschicht ein Fließvermögen besitzt, das größer ist als das des Materials der Außenschicht.
Indem die Innenschicht dicker als die Außenschicht ist, kann die Herstellung von fehlerhaft geformten, rohrförmigen Behältern vermieden werden, wenn der Halsabschnitt durch Pressen gebildet wird. Indem das Material der Innenschicht ein Fließvermögen besitzt, das sich von dem Material der Außenschicht unterscheidet, das erstere also ein größeres Fließvermögen als das letztere besitzt, kann das Auftreten einer Ungleichmäßigkeit bezüglich der Linearität des Übergangs der unterschiedlichen Harzmaterialien verhindert werden.
(7) Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters, der einen Halsbereich zum Aufnehmen einer Kappe besitzt, aus einem dünnwandigen thermoplastischen Kunststoffrohr einen Rohrhalter, einen internen Heizkörper, einen externen Heizkörper und eine weibliche Form auf.
Der Rohrhalter hält das dünnwandige Rohr und umfasst eine männliche Form zum Pressen. Die männliche Form wird in das dünnwandige Rohr eingeführt. Die männliche Form wird nach innen gerichtet in axialer Richtung von dem vorderen Ende des dünnwandigen Rohrs um einen bestimmten Abstand angeordnet. Der Rohrhalter ist in axialer Richtung bewegbar.
Der interne Heizkörper umfasst einen Heizbereich, der Heißluft auf die Innenwandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs abgibt.
Der externe Heizkörper gibt Heißluft auf die Außenwandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs ab. Ebenso umfasst der externe Heizkörper eine Heißluftsaugbahn, die die Heißluft axial in die Richtung weg von dem dünnwandigen Rohr abzieht, nachdem die innere Wandoberfläche erwärmt ist.
Die weibliche Form wirkt mit der männlichen Form des Rohrhalters zusammen, um das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs zusammen zu drücken und den Halsabschnitt und den Schulterabschnitt durch Pressen zu bilden.
Der interne Heizkörper umfasst einen Kühlbereich außerhalb des Heizbereichs mit einem dazwischenliegenden ringförmigen Spalt, wobei der Kühlbereich eine Kühloberfläche besitzt, die in Kontakt mit einer Außenwandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs ist, um die Außenwandoberfläche zu kühlen, und eine Heißluftsaugbahn, entlang derer die Heißluft in axialer Richtung entlang dem ringförmigen Spalt und weg von dem dünnwandigen Rohr abgezogen wird, nachdem die Innenwand erwärmt ist.
Das voranstehend beschriebene Herstellungsverfahren kann auf einfache Weise angewendet werden, indem eine Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters gemäß der Erfindung verwendet wird.
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters gemäß der Erfindung kann mit einer Stechvorrichtung zum Bilden eines Auslasses in dem Halsbereich vorgesehen werden, wenn der Halsabschnitt und ein Schulterabschnitt mit Hilfe der männlichen Form und der weiblichen Form des Rohrhalters erzeugt werden.
Der interne Heizkörper einer Vorrichtung zum Erzeugen eines rohrförmigen Behälters gemäß der Erfindung kann einen ringförmigen Kühlbereich zum Kühlen der Außenwandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs, einen Heizbereich, der innerhalb des Kühlbereichs angeordnet ist, wobei ein ringförmiger Spalt dazwischen vorgesehen ist, und eine Heißluftsaugbahn, die in Verbindung mit dem ringförmigen Spalt steht, aufweisen, so dass das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs, das durch den Rohrhalter gehalten wird, in den ringförmigen Spalt zwischen dem Kühlbereich und dem Heizbereich eingeführt werden kann, wobei der Heizbereich im Inneren mit einer Heißluftbahn und einer Heißluftabgabeöffnung an einer Position, die zum Kühlbereich hin gerichtet ist, versehen ist, und das dünnwandige Rohr dazwischen angeordnet ist.
Der externe Heizkörper einer Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters gemäß der Erfindung kann einen ringförmigen Heizbereich, der im Inneren mit einer Heißluftbahn versehen ist, so dass das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs, das von dem Rohrhalter gehalten wird, in das Innere des Heizbereichs eingeführt werden kann, eine Saugbahn, die mit der Innenseite des Heizbereichs verbunden ist, aufweisen, wobei der Heizbereich mit einer Heißluftabgabeöffnung an der Innenwandoberfläche, die zum vorderen Ende des eingeführten dünnwandigen Rohrs hin gerichtet ist, vorgesehen ist.
(11) Ein dünnwandiges Rohr, das zum Zwecke der Erfindung verwendet wird, kann, muss aber nicht, aus adhäsivem Polyethylen und einem Harz, die Gassperreigenschaften wie z.B. Ethylenvinylalkohol-Copolymer besitzen, hergestellt sein.
(12) Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters vorgesehen, bei dem das dünnwandige Rohr zumindest eine Innen- und eine Außenschicht mit unterschiedlichen Farben besitzt, das Rohr aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt ist und einen elliptischen Querschnitt besitzt, der eine Hauptachse und eine Nebenachse umfasst und ein marmorförmiges Muster auf dem rohrförmigen Behälter bildet.
In einem Verfahren zum Herstellen eines marmorförmigen Musters auf einem rohrförmigen Behälter gemäß der Erfindung, wie zuvor beschrieben wurde, wird das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs beim dritten Schritt geschrumpft und nach innen gefaltet. Da der Halsabschnitt und der Rohrhalter aus dem vorderen Ende durch Pressen unter dieser Bedingung bei dem vierten Schritt gebildet werden, zeigt der gefaltete Abschnitt eine Phasendifferenz, einen Überlapp und eine Verschiebung zwischen der Innen- und der Außenschicht, um folglich die Außenschicht zu dehnen, wodurch diese dünn gestaltet wird. In dem Bereich, in dem die Außenschicht dünn ist, kann die Zwischenschicht und die Innenschicht durch die Außenschicht hindurch betrachtet werden, um so ein marmorförmiges Muster entlang der Mantellinie zu erzeugen.
Beispiele eines Verfahrens zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters entsprechend der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denen:
1 eine Vorderansicht eines dünnwandigen Rohrs ist, das für eine erste Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann.
2 eine Vorderansicht des Rohrhalters ist, der bei dem ersten Schritt der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
3 eine Querschnittsansicht des Rohrhalters der ersten Ausführungsform der Erfindung und des von dem Rohrhalter gehaltenen dünnwandigen Rohrs ist.
4 eine Querschnittsansicht des internen Heizkörpers der ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
5 eine Querschnittsansicht des Rohrhalters und des von dem Rohrhalter gehaltenen dünnwandigen Rohrs nach der Wärmebehandlung bei dem zweiten Schritt der ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
6 eine Querschnittsansicht des externen Heizkörpers der ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
7 eine Vorderansicht des Rohrhalters und des von dem Rohrhalter gehaltenen dünnwandigen Rohrs unmittelbar nach der Wärmebehandlung bei dem dritten Schritt der ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
8 eine Vorderansicht des Rohrhalters und des von dem Rohrhalter gehaltenen dünnwandigen Rohrs nach der Wärmebehandlung beim dritten Schritt der ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
9 eine Querschnittsansicht der männlichen Form vor dem Formen des Halsabschnitts beim vierten Schritt der ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
10 eine Querschnittsansicht der männlichen Form beim Formen des Halsabschnitts beim vierten Schritt der ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
11 eine Querschnittsansicht der männlichen Form nach dem Formen des Halsabschnitts bei dem vierten Schritt der ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
12 eine Querschnittsansicht des rohrförmigen Behälters ist, der durch die erste Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist.
13 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung eines dünnwandigen Rohrs ist, das für die erste oder die zweite Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann.
14 eine Querschnittsansicht eines rohrförmigen Behälters ist, der durch die dritte Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist.
15 eine Teilvorderansicht des Schulterabschnitts und des Halsabschnitts eines rohrförmigen Behälters ist, der durch die dritte Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist.
16 eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie A-A der 17 ist.
17 eine Teilvorderansicht des von dem Rohrhalter gehaltenen dünnwandigen Rohrs nach der Wärmebehandlung bei dem dritten Schritt der dritten Ausführungsform der Erfindung ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nun durch Bezugnahme auf die 1 bis 13, die die erste Ausführungsform der Erfindung darstellen, beschrieben.
Zunächst wird ein rohrförmiger Behälter, der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird, unter Bezugnahme auf die 12 beschrieben. Ein rohrförmiger Behälter 1 umfasst einen Zylinderabschnitt 3 und einen Halsabschnitt 5. Der Zylinderabschnitt wird durch thermisches Formen eines zylindrischen, weichen, dünnwandigen Rohrs aus Harz gebildet. Der Halsabschnitt wird durch Pressen des Harzes gebildet. Der Zylinderabschnitt 3 weist einen geradlinigen Zylinderabschnitt 7 und einen konischen Schulterabschnitt 9 auf. Der Halsabschnitt 5 besitzt an einem Ende einen Auslass 11 zum Ausleeren eines Inhalts (nicht gezeigt) und ist an einer Außenwandoberfläche mit einem Schraubengewinde 13 versehen zum eingriffsmäßigen Aufnehmen einer Kappe.
Der rohrförmige Behälter 1 wird durch Formen eines einteiligen dünnwandigen Rohrs 15 gebildet. Wie in 1 gezeigt ist, ist das dünnwandige Rohr 15 ein zylindrisches Teil mit bestimmter Länge und wird durch Erwärmen von adhäsivem Polyethylen und einem Harz, die Gassperreigenschaften wie z.B. von Ethylenvinylalkohol- Copolymer besitzen, durch Dehnen des erwärmten Materials, Extrusionsformen und Zuschneiden zu einer bestimmten Länge gebildet.
Das dünnwandige Rohr 15 kann ein einschichtiges Rohr oder ein mehrschichtiges Rohr sein. Zum Beispiel kann, wie in 13 gezeigt ist, das dünnwandige Rohr 15 einen dreischichtigen Aufbau besitzen, der eine Außenschicht 61, eine Innenschicht 63 und eine Zwischenschicht 65, die zwischen der Außen- und der Innenschicht eingebettet ist, aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den dreischichtigen Aufbau beschränkt.
Die Außenschicht 61 kann aus einem beliebigen bekannten Harzmaterial hergestellt sein, das zum Herstellen von rohrförmigen Behältern geeignet ist. Materialien, die für die Außenschicht verwendet werden können, umfassen Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), die bedruckbar sind. Die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf diese Materialien beschränkt.
Die Innenschicht 63 und die Zwischenschicht 65 können aus einem beliebigen Harzmaterial hergestellt sein, das die erwünschten physikalischen und chemischen Eigenschaften besitzt. Falls Gassperreigenschaften erwartet werden, so kann entweder die Innenschicht 63 oder die Zwischenschicht 65 aus einem Harzmaterial mit solchen Gassperreigenschaften hergestellt sein. Harzmaterialien mit solchen Gassperreigenschaften umfassen Ethylenvinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyethylenterephthalat (PET), PET-G (ein thermoplastisches Copolyester von der Sorte eines Polyethylenterephthalats, bei dem Glykol teilweise durch 1,4-Cyclohexandimethanol substituiert ist) und Polybutylenterephthalat (PBT). Falls der Behälter mit einer Flüssigkeit, die ein Vitamin oder ein Färbemittel enthält, abgefüllt werden soll, kann die Innenschicht 63 auf geeignete Weise aus einem nicht-adsorbtiven Harzmaterial hergestellt sein. Ein typisches nicht-adsorbtives Harzmaterial ist nicht-adsorbtives PET.
Die Außenschicht 61, die Innenschicht 63 und die Zwischenschicht 65 können jeweils aus einem adhäsiven Harzmaterial hergestellt sein, um so kein Klebstoffmittel verwenden zu müssen. Adhäsive Harzmaterialien umfassen adhäsives Polyethylen, z.B. ADMER (Handelsname: erhältlich von "Mitsui Petrochemical Industries") und MODIC (Handelsname: erhältlich von "Mitsubishi Chemical Industries"), obwohl andere Materialien ebenso verwendet werden können. Falls kein adhäsives Harz verwendet wird, können bekannte Klebstoffmittel verwendet werden.
Auf diese Weise umfasst die vorliegende Erfindung nicht nur einen rohrförmigen Behälter mit einem zweischichtigen Aufbau aus adhäsivem Polyethylen und EVOH, sondern ebenso einen rohrförmigen Behälter mit einem dreischichtigen Aufbau aus nicht-adhäsivem Polyethylen, einem Klebstoffmittel und EVOH. Die vorliegende Erfindung umfasst ebenso einen rohrförmigen Behälter mit einem fünfschichtigen Aufbau aus Polyethylen, einem Klebstoffmittel, EVOH, Klebstoffmittel und Polyethylen.
Das dünnwandige Rohr 15 kann einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt besitzen.
Eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit Bezug auf die 2, 4, 6 und 9 nun beschrieben.
Die Herstellungsvorrichtung weist einen Rohrhalter 17, einen internen Heizkörper 23, einen externen Heizkörper 25, eine weibliche Form 27 und eine Stechvorrichtung 29 auf.
Der Rohrhalter 17 wird dazu verwendet, das dünnwandige Rohr 15 zu halten und den Halsabschnitt 5 und den konischen Schulterabschnitt 9 durch Pressen zu bilden. Der Rohrhalter umfasst einen Rohrhalterhauptkorpus 31 und eine männliche Form 16. Die männliche Form 16 und der Rohrhalterhauptkorpus 31 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt, genau wie das dünnwandige Rohr 15. Die männliche Form 16 ist an dem vorderen Ende des Rohrhalterhauptkorpus 31 angeordnet und in Bezug auf den Halterhauptkorpus 31 bewegbar. Wie in 3 gezeigt ist, wird das dünnwandige Rohr 15 von dem Rohrhalterhauptkorpus 31 des Rohrhalters 17 derart gehalten, dass sein vorderes Ende um eine vorbestimmte Länge von dem vorderen Ende des Rohrhalters 17 übersteht.
Der interne Heizkörper 23 wird dazu verwendet, eine Innenwandoberfläche 19 des dünnwandigen Rohrs 15 zu erwärmen und eine Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs zu kühlen, um so die Innenwandoberfläche 19 aufzuweichen, während ein Temperaturunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des dünnwandigen Rohrs 15 erzeugt wird. Wie in 4 gezeigt, besitzt der interne Heizkörper 23 einen ringförmigen Kühlbereich 33 zum Kühlen der Außenwandoberfläche 21 des vorderen Endes 15a des dünnwandigen Rohrs 15, einen Heizbereich 37, der innerhalb des Kühlbereichs 13 mit einem dazwischenliegenden ringförmigen Spalt 35 angeordnet ist, und eine Heißluftsaugbahn 39, die in Verbindung mit dem ringförmigen Spalt 35 steht.
Der Kühlbereich 33 umfasst einen Zirkulierbereich 41 zum konstanten Zirkulieren eines Kühlmittels, wie z.B. Wasser, und eine Kühloberfläche 43 zum Kühlen der Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15, so dass die Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15 gekühlt wird, während die Kühloberfläche 43 in Kontakt mit der Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15 gehalten wird.
Der Heizbereich 37 ist in der Form eines hohlförmigen Zylinders verwirklicht, der in Verbindung mit einem Heizgenerator (nicht gezeigt) steht und am oberen Ende abgeschlossen ist. Der Heizbereich 37 besitzt einen Bereich 37a mit geringem Durchmesser am oberen Abschnitt derselben, so dass er in das vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 eingeführt werden kann. Der untere Abschnitt des Heizbereichs 37 ist ein Bereich 37b mit großem Durchmesser, der in Verbindung mit dem Abschnitt 37a mit geringem Durchmesser steht. An einem oberen Abschnitt des geringen Durchmesserbereichs 37a ist eine Heißluftabgabeöffnung 45 vorgesehen, die zum Kühlbereich 33 hin gerichtet ist. Das dünnwandige Rohr 15 kann zwischen der Heißluftabgabeöffnung und dem Kühlbereich angeordnet sein.
Die Heißluftsaugbahn 39, die in Verbindung mit dem Spalt 35 steht, steht ebenso mit einem Heißluftsaugmittel (nicht gezeigt) in Verbindung, um die Heißluft weg von dem vorderen Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 abzuziehen.
Der externe Heizkörper 25 ist derart ausgestaltet, um die Außenwandoberfläche 21 des vorderen Endes 15a des dünnwandigen Rohrs 15 zu erwärmen. Wie in 6 gezeigt ist, besitzt der externe Heizkörper einen ringförmigen Heizbereich 49, der eine Heißluftflussbahn 47 enthält. Das vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15, das von dem Rohrhalter 17 gehalten wird, kann in den Heizbereich 49 eingeführt werden. Eine Innenseite des Heizbereichs 49 steht in Verbindung mit einer Heißluftsaugbahn 51. Eine Heißluftabgabeöffnung 53 ist in dem Heizbereich an einer Position angeordnet, an der das eingeführte vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 angeordnet ist.
Wie in 9 gezeigt ist, umfasst die weibliche Form 27 eine erste Metallform 55 und eine zweite Metallform 57. Die erste Metallform 55 besitzt einen Hohlraum 55a mit einem Profil, das der äußeren Kontur des konischen Schulterabschnitts 9 des rohrförmigen Behälters 1 entspricht. Die zweite Metallform ist unterhalb der ersten Metallform 55 angeordnet und besitzt einen Hohlraum 57a mit einem Profil, das der äußeren Kontur des Halsabschnitts 15 entspricht. Die Stechvorrichtung 29 zum Bilden des Auslasses 11 in dem Halsabschnitt 5 ist unterhalb der zweiten Metallform 57 angeordnet. Die Stechvorrichtung 29 wird nach oben in 9 durch ein elastisches Mittel, wie z.B. eine Feder, bewegt. Ist das vordere Ende 15b des dünnwandigen Rohrs 15 durch die männliche Form 16 und die weibliche Form 27 gepresst worden, bildet die Stechvorrichtung den Auslass 11 in dem Halsabschnitt 5.
Nun wird das Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 beschrieben.
Die 1 bis 3 stellen den ersten Schritt des Anordnens eines Harzteils an der richtigen Position für den rohrförmigen Behälter 1 dar.
Wie in 3 gezeigt ist, wird das dünnwandige Rohr 15 zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters 1 um den Rohrhalter 17 angeordnet. Das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs steht um einen bestimmten Abstand von dem vorderen Ende der männlichen Form 16 in axialer Richtung und nach außen hin über. Selbst wenn das dünnwandige Rohr 15 um den Rohrhalter 17 angeordnet ist, so kann die männliche Form 16 in axialer Richtung innerhalb des Rohrhalters 17 bewegt werden.
Die 4 und 5 stellen den zweiten Schritt des Aufweichens der Innenwandoberfläche 19 des dünnwandigen Rohrs 15 dar.
Der Rohrhalter 17, der das dünnwandige Rohr 15 an seiner äußeren Umfangsoberfläche trägt, wird so weit bewegt, bis das vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 in den Spalt 35 zwischen der Kühloberfläche 43 des internen Heizkörpers 23 und dem geringen Durchmesserbereich 37a des Heizbereichs 37 eingeführt ist. Anschließend wird die Innenwandoberfläche 19 des dünnwandigen Rohrs 15 durch den Heizbereich 37 erwärmt, während die Außenwandoberfläche 21 durch die Kühloberfläche 43 gekühlt wird. Die Erwärmung wird durch einen Heißluftstrom in dem Heizbereich 37 und dessen Ausgabe durch die Heißluftabgabeöffnung 45 entlang der Richtung, die in der 4 durch die Pfeile angezeigt ist, durchgeführt, um so die Innenwandoberfläche 19 aufzuweichen. Die Heißluft, die auf die Innenwandoberfläche 19 aufgebracht wird, wird nach unten in 4 durch die Heißluftsaugbahn 39 mit Hilfe eines Saugmittels (nicht gezeigt) kraftmäßig abgezogen. Auf diese Weise werden die Bereiche des dünnwandigen Rohrs 15, die nicht erwärmt werden sollen, nur minimal von der Erwärmung betroffen.
Die Heißlufttemperatur und die Zeitdauer der Erwärmung sind so gewählt, dass die Innenwandoberfläche 19 des dünnwandigen Rohrs 15 ausreichend weich wird. Während genaue Werte für die Heißlufttemperatur in den im Anschluss beschriebenen Beispielen angegeben sind, so sind diese aber nicht auf diejenigen Werte beschränkt. Die Zeitdauer der Erwärmung ist ebenso nicht auf diejenigen der Beispiele beschränkt. Es wird darauf hingewiesen, dass das Harzmaterial des dünnwandigen Rohrs jedoch vollständig geschmolzen wird, falls die Heißlufttemperatur zu hoch ist. Deshalb ist es bevorzugt, die Erwärmung durch Steuern der Zeitdauer zu steuern.
Die Kühlung wird dadurch durchgeführt, dass ein Kühlmittel, wie z.B. Wasser, in dem Kreislaufbereich 41 konstant zirkuliert wird, um Wärme von der Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15, die in Kontakt mit der Kühloberfläche 43 gehalten wird, zu absorbieren.
Da die Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15 gekühlt wird, wird so vermieden, dass die Außenwandoberfläche 21 weich wird, um so das Profil des vorderen Endes 15a des dünnwandigen Rohrs 15 beizubehalten.
Beim Weichwerden der Innenwandoberfläche 19 des dünnwandigen Rohrs 15 nimmt die Wanddicke des vorderen Endes 15a des dünnwandigen Rohrs 15 zu, und seine Länge, wie in 5 gezeigt ist, verringert sich. Dies liegt womöglich daran, dass das vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15, welches durch Streck- und Extrusionsformen erzeugt wird, auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des dünnwandigen Rohrs 15 durch den Heizbereich 37 erwärmt wird, so dass es sich zusammenzieht und sein ursprüngliches Profil aufgrund der Gedächtniseigenschaft wieder annimmt. Das zusammengezogene vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 sieht ein gewisses Harzvolumen vor, das erforderlich ist, um den Halsabschnitt 5 und den konisch verlaufenden Schulterabschnitt 9 zu bilden.
Die 6 bis 8 stellen den dritten Schritt des Aufweichens der Außenwandoberfläche 21 des vorderen Endes 15a des dünnwandigen Rohrs 15 dar.
Der Rohrhalter 17, der das dünnwandige Rohr 15 trägt, dessen vorderes Ende 15a derart hergestellt worden ist, dass es eine größere Wandstärke aufweist, wird anschließend so weit bewegt, bis das vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 in den Heizbereich 49 des externen Heizkörpers 25 eingeführt wird, wie dies in 6 dargestellt ist. Anschließend wird die Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15 mit Hilfe eines Heizkörpers 49, der um die äußere Umfangsoberfläche des vorderen Endes 15a des dünnwandigen Rohrs 15 positioniert ist, erwärmt. Die Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15 wird der Heißluft ausgesetzt, die aus der Heißluftabgabeöffnung 53 ausgegeben wird, um so die Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15 zu erwärmen. Nachdem die Heißluft in Kontakt mit der Außenwandoberfläche 21 tritt, wird die Heißluft abgezogen und entlang der Heißluftsaugbahn 51 entfernt, wie in 6 dargestellt ist, um das vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 zu deformieren oder nach innen hin zu schrumpfen und gleichzeitig den Einfluss der Heißluft auf die Bereiche, die durch die Wärme nicht beeinflusst werden sollen, zu minimieren.
Die Heißlufttemperatur und die Zeitdauer der Erwärmung sind so gewählt, um das vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 ausreichend aufzuweichen. Während bestimmte Werte für die Heißlufttemperatur in den im Anschluss beschriebenen Beispielen angegeben sind, sind diese jedoch nicht auf diese Werte beschränkt. Die Zeitspanne der Erwärmung ist ebenso nicht auf diejenige in den Beispielen beschränkt. Es wird darauf hingewiesen, dass das Harzmaterial des dünnwandigen Rohrs vollständig geschmolzen wird, falls die Heißlufttemperatur zu hoch ist, und es ist deshalb bevorzugt, die Erwärmung durch Steuern der Zeitdauer zu steuern.
Während die Außenwandoberfläche 21 erwärmt wird, wird das vordere Ende 15b des dünnwandigen Rohrs 15 zur Innenseite des dünnwandigen Rohrs 15 hin deformiert, wie in 7 gezeigt ist, und zieht sich anschließend, wie in 8 gezeigt ist, thermisch zusammen. Der zusammengezogene oder geschrumpfte Abschnitt des dünnwandigen Rohrs 15 sieht ein gewisses Harzvolumen vor, das erforderlich ist, um den Halsabschnitt 5 und den konisch verlaufenden Schulterabschnitt 9 zu bilden.
Das Ausmaß der externen Erwärmung hängt von dem Volumen ab, das erforderlich ist, um den Halsabschnitt 5 und den konisch verlaufenden Schulterabschnitt 9 zu bilden. Falls, z.B., das dünnwandige Rohr 15 einen Durchmesser von 19 mm besitzt, wird das dünnwandige Rohr 15 über eine Länge von 15 mm vom vorderen Ende erwärmt, und falls das dünnwandige Rohr 15 einen Durchmesser von 22 mm besitzt, wird es über eine Länge von 22 mm vom vorderen Ende erwärmt, obgleich die vorliegende Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt ist.
Die 9 bis 11 stellen den vierten Schritt des Bildens des Halsabschnitts 5 und eines konisch verlaufenden Schulterabschnitts 9 für den rohrförmigen Behälter 1 dar.
Der Rohrhalter 17, der das dünnwandige Rohr 15 hält, dessen vorderes Ende 15b sich zusammengezogen hat, wird anschließend oberhalb der weiblichen Form 27 bewegt, wie in den 9 und 10 gezeigt ist. Anschließend wird der Rohrhalter 17 nach unten so weit bewegt, bis das vordere Ende 15 sich auf der weiblichen Form 27 befindet. Im Anschluss wird die männliche Form 16 nach unten hin relativ zum Rohrhalter 17 bewegt. Die männliche Form 16 und die weibliche Form 27 halten das vordere Ende 15b des dünnwandigen Rohrs 15 und bilden den Halsabschnitt 5 und den konisch verlaufenden Schulterabschnitt 9 durch Pressen. Gleichzeitig wird der Auslass 11 in dem Halsabschnitt 5 mit Hilfe der Stechvorrichtung 29 gebildet, wie in 10 gezeigt ist.
Nachdem der Vorgang des Pressformens abgeschlossen ist, wird der Rohrhalter 17, der das dünnwandige Rohr 15 hält, nach oben hin bewegt, und anschließend wird das dünnwandige Rohr 15 von dem Rohrhalter 17 entfernt, um den Vorgang des Herstellens des rohrförmigen Behälters 1 abzuschließen, wie in 12 gezeigt ist.
Beispiel 1
Das dünnwandige Rohr 15 war aus adhäsivem Polyethylen und EVOH-Copolymer, das Sperreigenschaften besitzt, angefertigt. Die Wanddicke des dünnwandigen Rohrs betrug 0,5 mm. Die Außenschicht und die Innenschicht waren aus adhäsivem Polyethylen hergestellt, wobei die Zwischenschicht aus EVOH hergestellt war. Das dünnwandige Rohr 15 besaß einen Durchmesser von 19 mm.
Der interne Heizkörper 23 wurde auf die voranstehend beschriebene Weise betrieben. Die Luft wurde von diesem auf 380°C erwärmt, und der Luftdruck betrug 0,08 MPa (der Luftdurchsatz betrug 410 Nl/min). Die Saugkraft der erwärmten Luft betrug 330 Nl/min. Die Heizdauer betrug 1 Sekunde.
Der externe Heizkörper 25 wurde wie folgt betrieben. Luft wurde von diesem auf 300°C erwärmt, und der Luftdruck betrug 0,09 MPa (der Luftdurchsatz betrug 380 Nl/min). Die Saugkraft der erwärmten Luft betrug 350 Nl/min. Der Wasserdurchsatz des Kühlbereichs betrug 2,2 l/min. Die Heizdauer betrug 4 Sekunden. Das dünnwandige Rohr 15 wurde bis auf 15 mm vom vorderen Ende des Rohrs erwärmt.
Als Ergebnis wurde ein guter rohrförmiger Behälter 1 hergestellt.
Beispiele 2 bis 5
Bei diesen Beispielen wurden die in Tabelle 1 aufgelisteten dünnwandigen Rohre 15 verwendet, um jeweilige rohrförmige Behälter 1 herzustellen. Die Tabelle 1 zeigt, wie der interne Heizkörper 23 und der externe Heizkörper 25 für jedes Beispiel verwendet wurden.
Als Ergebnis wurde ein guter rohrförmiger Behälter 1 in jedem der Beispiele hergestellt.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung wird im Anschluss beschrieben. Diese zweite Ausführungsform betrifft einen rohrförmigen Behälter 15 mit einem dreischichtigen Aufbau. Bei dieser zweiten Ausführungsform werden die Dicke und die Eigenschaften einer jeden Schicht erörtert. Das Herstellungsverfahren und die Herstellungsvorrichtung für diese zweite Ausführungsform entsprechen den bereits beschriebenen und werden daher nicht weiter beschrieben.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung führte eine Reihe von Experimenten an rohrförmigen Behältern durch, bei denen verschiedene Harzmaterialien mit unterschiedlichen Fließeigenschaften verwendet wurden, und bei denen die Dicke jeder Schicht verändert wurde. Der Erfinder fand heraus, dass die Dicke und die Fließeigenschaften Einfluss auf die Anzahl von fehlerhaften rohrförmigen Behältern haben. Dies wird durch Bezugnahme auf die Tabellen 2 und 3 beschrieben, die die Ergebnisse der Experimente zusammenfassen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Experimente an einem dreischichtigen Aufbau durchgeführt wurden, bei dem die Außenschicht 61 und die Innenschicht 63 aus dem gleichen adhäsiven Polyethylen und die Zwischenschicht 65 aus EVOH hergestellt sind.
[Tabelle 2]
In Tabelle 2 ist die Fließeigenschaft im Hinblick auf den Schmelzindex (im Anschluss als MI bezeichnet) ausgedrückt. Der MI-Wert wurde durch Extrudieren von geschmolzenem, thermoplastischen Kunststoff mit vorbestimmter Temperatur und Druck durch eine Öffnung mit vorbestimmtem Durchmesser und Länge, durch Abwiegen des extrudierten Materials und Reduzieren desselben in eine Anzahl von Gramm pro 10 Minuten erhalten. Das Verfahren wurde in Übereinstimmung mit ASTM-D-1238 durchgeführt. Je höher der MI ist, desto besser ist im Allgemeinen die Fließeigenschaft und die Verarbeitbarkeit. Je höher der MI ist, desto geringer ist jedoch im Allgemeinen die Zugfestigkeit und desto schlechter ist die Spannungsrissbeständigkeit.
In Tabelle 2 ergibt die Auswertung der Anzahl von hergestellten guten Produkten folgendes.

Θ: sehr geringe Anzahl von fehlerhaften Produkten
O: geringe Anzahl von fehlerhaften Produkten
Δ: relativ hohe Anzahl von fehlerhaften Produkten
X: sehr hohe Anzahl von fehlerhaften Produkten

Der Ausdruck "fehlerhaftes Produkt", wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein Produkt, das einen ungewöhnlichen Vorsprung bzw. Auskragung am Schulterabschnitt, ein fehlerhaftes Gewinde, keinen Auslass oder einen ähnlichen Fehler zeigt.
In der Tabelle 2 betrug die Zahl der Exemplare für jedes Experiment 50.
Tabelle 2
Anhand der Experimente Nr. 1 bis 3 in Tabelle 2 ist zu sehen, dass, falls die Dicke d3 der Außenschicht 61 und die Dicke d1 der Innenschicht 63 gleich sind, und die Außenschicht 61 und die Innenschicht 63 aus Materialien mit den gleichen Fließeigenschaften hergestellt sind, die herstellten rohrförmigen Behälter eine hohe Anzahl von fehlerhaften Produkten ergeben.
Anhand der Experimente Nr. 4 und 5 in Tabelle 2 ist zu sehen, dass, falls die Dicke d1 der Innenschicht 63 größer als die Dicke d3 der Außenschicht 61 ist, die Anzahl der hergestellten guten Produkte erhöht ist.
[Tabelle 3]
Basierend auf dem Ergebnis der in Tabelle 2 gezeigten Experimente wurden weitere Experimente durchgeführt. Die Tabelle 3 fasst die Ergebnisse zusammen, die durch Modifizieren der Werte hinsichtlich der Dicke d2 der Zwischenschicht 63 und des MI erhalten werden, vorausgesetzt, dass die Dicke d1 der Innenschicht 63 größer als die Dicke d3 der Außenschicht 61 ist.
In Tabelle 3 bezeichnet der Ausdruck "Schweißriefe" den linearen Fehler, der am Übergangsabschnitt des thermoplastischen Kunststoffs erscheint. Werden zwei oder mehr flüssige thermoplastische Kunststoffe in eine Metallform gegossen, um ein geformtes Produkt herzustellen, und werden diese perfekt miteinander verschmolzen, so erscheint ein linearer Fehler an dem Übergangsabschnitt, was wiederum den kommerziellen Wert des Produktes herabsetzt. Falls der lineare Fehler nicht im Erscheinungsbild erheblich zutage tritt, so ist die Festigkeit des Produkts senkrecht zur Schweißriefe deutlich verringert, verglichen mit einem Produkt, das keine Schweißriefe besitzt, und daher ist das Produkt mehr anfällig für eine zerstörerische Spannungsrissbildung.
In Tabelle 3 ergibt die Auswertung der Schweißriefe folgendes.

O: kein erheblicher linearer Fehler
Δ: geringer erheblicher linearer Fehler
X: erheblicher linearer Fehler

Die Auswertung der Anzahl der hergestellten guten Produkte ist die gleiche wie in Tabelle 2. In Tabelle 3 betrug die Anzahl der Exemplare für jedes Experiment 100.
Tabelle 3
Anhand der Ergebnisse der Experimente Nr. 1 und 6 der Tabelle 3 ist zu sehen, dass die hohe Anzahl der hergestellten guten Produkte dadurch realisiert oder erhalten werden kann, dass die Dicke d1 der Innenschicht 63 größer als die Dicke d3 der Außenschicht 61 gewählt wird, und dass der rohrförmige Behälter 1, bei dem die Schweißriefe nicht erheblich in Erscheinung tritt, durch Auswählen eines größeren MI-Wertes des Harzmaterials der Innenschicht 63 als des MI-Wertes des Harzmaterials der Außenschicht 61 erhalten werden kann.
Die Ergebnisse der Experimente Nr. 3 bis 5 oder Nr. 6 bis 8 der Tabelle 3 zeigen, dass die rohrförmigen Behälter 1, die eine erhebliche Schweißriefe zeigen, zunehmen, falls die Dicke d2 der Zwischenschicht 65 groß ist.
Lediglich bei den Experimenten Nr. 5 und 8 wurde der Fehler, dass kein Auslass 11 am Halsabschnitt 5 gebildet wurde (im Anschluss als verschlossener Auslass bezeichnet) festgestellt. Anhand dieser Tatsache und der Ergebnisse der Experimente Nr. 3 bis 5 und Nr. 6 bis 8 ist zu sehen, dass ein verschlossener Auslass dann auftritt, wenn die Dicke d2 der Zwischenschicht 65 groß ist.
Hinsichtlich der voranstehenden Beschreibung ist es bevorzugt, die folgenden Erfordernisse zu erfüllen, wenn ein dreischichtiges dünnwandiges Rohr 15 verwendet wird.

(1) Die Dicke d1 der Innenschicht 63 ist größer als die Dicke d3 der Außenschicht 61.
(2) Der MI-Wert der Innenschicht 63 ist größer als der der Außenschicht 61.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann der rohrförmige Behälter 1 mit einem marmorförmigen Muster am Schulterabschnitt vorgesehen werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das marmorförmige Muster, wie es in den 14 und 15 gezeigt ist, beim Bilden des Schulterabschnittes und des Halsabschnittes an dem rohrförmigen Behälter 1 vorgesehen werden. Zum Herstellen eines marmorförmigen Musters am Schulterabschnitt des rohrförmigen Behälters 1 wird das dünnwandige, mehrschichte Rohr 15 verwendet, und die Schichten des Rohrs werden jeweils mit erwünschten Farben gefärbt. Zum Herstellen z.B. eines rosafarbenen, marmorförmigen Musters auf einem weißen Behälter wird die Außenschicht weiß gefärbt, während die Zwischenschicht und/oder die Innenschicht rosafarben gefärbt werden. Ein beliebiges bekanntes Färbemittel kann zum Färben verwendet werden. Das dünnwandige Rohr besitzt einen ellipsoiden Querschnitt.
Das voranstehend beschriebene Herstellungsverfahren und die Herstellungsvorrichtung können zum Herstellen des rohrförmigen Behälters 1, der das marmorförmige Muster an dem Schulterabschnitt und an dem Halsabschnitt besitzt, verwendet werden. Deshalb wird die Beschreibung des ersten und des zweiten Herstellungsschrittes hier weggelassen.
Bezugnehmend auf den dritten Schritt des Verfahrens zum Herstellen des voranstehend beschriebenen rohrförmigen Behälters 1 wird die Außenwandoberfläche 21 des dünnwandigen Rohrs 15 durch den Heizkörper 49 erwärmt, die Heißluft tritt in Kontakt oder prallt auf der Außenwandoberfläche 21 auf, und die Heißluft wird durch die Heißluftsaugbahn 51 abgezogen und entfernt. Da die Heißluft auf die Außenwandoberfläche 21 aufprallt und anschließend abgezogen und entfernt wird, schrumpft das aufgeweichte vordere Ende 15a des dünnwandigen Rohrs 15 oder deformiert sich nach innen hin aufgrund des positiven Drucks, der durch die Heißluft, die auf die Außenwandoberfläche 21 aufprallt, erzeugt wird, und aufgrund des negativen Drucks, der durch das Abziehen und Entfernen der Heißluft erzeugt wird. Wie voranstehend beschrieben wurde, besitzt das dünnwandige Rohr 15 einen ellipsoiden Querschnitt. Die Kontraktion entlang der Längsachse ist deshalb größer als die Kontraktion entlang der kurzen Achse. Folglich zeigt das vordere Ende 15b ein undefinierbares Profil, wie in 6 gezeigt ist, als ob es in radialer Richtung gefaltet ist.
Der vierte Schritt wird anschließend unter dieser Bedingung durchgeführt. Wie voranstehend beschrieben wurde, wird die männliche Form 16 relativ zu dem Rohrhalter 17 abgesenkt, und das vordere Ende 15b des dünnwandigen Rohrs 15 wird zwischen der männlichen Form 16 und der weiblichen Form 27, die zusammenwirken, zusammengedrückt, um einen Halsabschnitt 5 und einen konisch verlaufenden Schulterabschnitt 9 durch Pressen zu bilden. Da der gefaltete Abschnitt unter dieser Bedingung gepresst und geformt wird, zeigt der gefaltete Abschnitt einen Phasenunterschied, einen Überlapp und eine Verschiebung zwischen der Innen- und der Außenschicht. Auf diese Weise wird die Außenschicht gedehnt, und ein dünner Abschnitt wird erzeugt, der sich von dem Halsabschnitt zur Außenseite des Schulterabschnittes erstreckt. In diesem Abschnitt, in dem die Außenschicht dünn ist, kann die Zwischenschicht oder die Innenschicht in Erscheinung treten. Auf diese Weise kann die Farbe der Zwischenschicht am Schulterabschnitt in Erscheinung treten, und zwar entlang der Mantellinie, um so ein marmorförmiges Muster entlang der Mantellinie zu erzeugen.
Beispiel 5
Bei diesem Beispiel wurde ein dünnwandiges Rohr 15 mit einem dreischichtigen Aufbau verwendet. Die Außenschicht und die Innenschicht waren aus einem adhäsiven Polyethylen, und die Zwischenschicht war aus EVOH hergestellt. Die Außenschicht war weiß gefärbt. Die Innenschicht war rosafarben gefärbt. Die Zwischenschicht war ungefärbt. Die gesamte Wanddicke des dünnwandigen Rohrs 15 betrug 0,5 mm. Das dünnwandige Rohr 15 besaß einen langen Durchmesser von 30 mm und einen kurzen Durchmesser von 20 mm.
Der interne Heizkörper 23 wurde dazu verwendet, Heißluft mit einer Temperatur von 375°C und einem Durchsatz von 410 Nl/min zu erzeugen. Eine Heißluftabzugsleistung von 300 Nl/min wurde realisiert, und ein Kühlwasserfluss von 2,2 l/min wurde im Kühlbereich verwendet.
Der externe Heizkörper 25 wurde dazu verwendet, Heißluft mit einer Temperatur von 400°C und einem Durchsatz von 380 Nl/min zu erzeugen. Eine Heißluftabzugsleistung von 400 Nl/min wurde realisiert, und die Erwärmung wurde für 4 Sekunden durchgeführt. Der Heizbereich betraf eine Länge von 22 mm vom vorderen Ende des dünnwandigen Rohrs 15.
Als Ergebnis wurde ein guter rohrförmiger Behälter 1 mit einem marmorförmigen Muster am Halsabschnitt und an dem Schulterabschnitt hergestellt.
Wie voranstehend im Detail beschrieben wurde, wird gemäß der Erfindung kein unerwünschter Bereich der Innenwandoberfläche erwärmt, da die Heißluft, die zum Erwärmen der Innenwandoberfläche des dünnwandigen Rohrs verwendet wird, kraftmäßig abgezogen und entfernt wird, und das Profil des dünnwandigen Rohrs kann unverändert vor und nach der Erwärmung beibehalten werden, da die Außenwandoberfläche des dünnwandigen Rohrs gleichzeitig gekühlt und eine mögliche Deformation aufgrund einer Expansion verhindert wird.
Da die Heißluft, die zur Erwärmung der Außenwandoberfläche des dünnwandigen Rohrs verwendet wird, zusätzlich kraftmäßig abgezogen und entfernt wird, wird kein unerwünschter Bereich der Außenwandoberfläche erwärmt. Auf diese Weise kann das Volumen des aufzuweichenden Abschnitts, um den Halsabschnitt zu erzeugen, auf einem bestimmten Wert gehalten werden, und der Schulterabschnitt kann mit einer erwünschten Dicke hergestellt werden, so dass folglich ein rohrförmiger Behälter mit einem erwünschten Profil erhalten werden kann.
Erfindungsgemäß weist der rohrförmige Behälter keine Trennlinie auf, da ein rohrförmiger Behälter direkt aus einem dünnwandigen Rohr gebildet wird. Die Oberfläche eines rohrförmigen Behälters entsprechend der Erfindung ist deshalb in höchstem Maße zum Bedrucken geeignet. Da ein rohrförmiger Behälter ohne Veränderungen hinsichtlich des Profils des erwärmten dünnwandigen Rohrs hergestellt werden kann, kann zusätzlich das dünnwandige Rohr im voraus einem Druckvorgang unterzogen und lediglich ein Halsabschnitt und ein Schulterabschnitt aus diesem in den nachfolgenden Bearbeitungsschritten gebildet werden.
Falls das dünnwandige Rohr einen dreischichtigen Aufbau besitzt, und zwar mit einer Zwischenschicht, die zwischen der Außen- und der Innenschicht eingebettet ist, kann ein fehlerloser rohrförmiger Behälter auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, dass die Innenschicht dicker als die Außenschicht ist, oder ein Material für die Innenschicht ausgewählt wird, das ein höheres Fließvermögen besitzt als das Material der Außenschicht.
Erfindungsgemäß kann der Schulterabschnitt eines rohrförmigen Behälters beim Herstellen des rohrförmigen Behälters derart hergestellt werden, dass er ein marmorförmiges Muster aufweist.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters (1), der einen Halsabschnitt (5) zum Aufnehmen einer Kappe besitzt, aus einem dünnwandigen thermoplastischen Kunststoffrohr (15), umfassend: – den ersten Schritt des Anordnens des dünnwandigen Rohrs (15) auf einem Rohrhalter (17) mit einer männlichen Form (16) zum Bilden des Halsabschnittes (5), wobei das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs um einen bestimmten Abstand von einem vorderen Ende des Rohrhalters übersteht; – den zweiten Schritt des Weichmachens einer Innenseite des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs, während ein Profil des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs beibehalten wird, indem Heißluft auf eine innere Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs abgegeben wird, die abgegebene Luft in eine Richtung weg von der männlichen Form kraftmäßig abgezogen wird, während eine äußere Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs gekühlt wird, um einen Temperaturunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des dünnwandigen Rohrs zu erzeugen; – den dritten Schritt des Schrumpfens des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs, indem Heißluft auf die Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs abgegeben wird, und die abgegebene Luft in die Richtung weg von der männlichen Form kraftmäßig abgezogen wird; und – den vierten Schritt des Bildens des Halsbereichs und eines Schulterbereichs aus dem vorderen Ende des geschrumpften dünnwandigen Rohrs mit Hilfe einer weiblichen Form (27), die mit der männlichen Form zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühloberfläche in Kontakt mit der äußeren Wandoberfläche gehalten wird.
Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters nach Anspruch 1, bei dem ein Auslass zum Ausleeren eines Inhalts in dem Halsbereich zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, in dem der Halsbereich und der Schulterbereich durch Pressen gebildet werden.
Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters nach Anspruch 1, bei dem das dünnwandige Rohr ein mehrschichtiges Rohr mit mindestens zwei Wandschichten ist.
Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das dünnwandige Rohr ein dreischichtiges Rohr mit einer Zwischenschicht ist, die zwischen einer Außenschicht und einer Innenschicht eingebettet ist, die Zwischenschicht aus einem Material hergestellt ist, das sich von dem der Außen- und der Innenschicht unterscheidet, und die Innenschicht eine Dicke besitzt, die größer als die der Außenschicht ist.
Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das dünnwandige Rohr ein dreischichtiges Rohr mit einer Zwischenschicht ist, die zwischen einer Außenschicht und einer Innenschicht eingebettet ist, die Zwischenschicht aus einem Material hergestellt ist, das sich von dem der Außen- und der Innenschicht unterscheidet, und das Material der Innenschicht ein Fließvermögen besitzt, das größer als das des Materials der Außenschicht ist.
Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das dünnwandige Rohr ein dreischichtiges Rohr mit einer Zwischenschicht ist, die zwischen einer Außenschicht und einer Innenschicht eingebettet ist, die Zwischenschicht aus einem Material hergestellt ist, das sich von dem der Außen- und der Innenschicht unterscheidet, die Innenschicht eine Dicke besitzt, die größer als die der Außenschicht ist, das Material der Innenschicht ein Fließvermögen besitzt, das größer ist als das des Materials der Außenschicht.
Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters (1) nach Anspruch 1, bei dem das dünnwandige Rohr (15) zumindest Innen- und Außenschichten mit verschiedenen Farben besitzt, das Rohr aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt ist und einen elliptischen Querschnitt besitzt, der eine Hauptachse und eine Nebenachse umfasst, um ein Marmormuster auf dem rohrförmigen Behälter zu bilden.
Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters (1), der einen Halsbereich zum Aufnehmen einer Kappe besitzt, aus einem dünnwandigen thermoplastischem Kunststoffrohr (15), umfassend: einem Rohrhalter (17), der das dünnwandige Rohr (15) hält, wobei der Rohrhalter eine in das dünnwandige Rohr einzuführende männliche Form (16) zum Pressen umfasst, die männliche Form (16) nach innen gerichtet in axialer Richtung von dem vorderen Ende des dünnwandigen Rohrs um einen bestimmten Abstand angeordnet ist, und die männliche Form in axialer Richtung beweglich ist; einen internen Heizkörper (23), der einen Heizbereich umfasst und Heißluft auf eine innere Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs abgibt, einen externen Heizkörper (25), der Heißluft auf die äußere Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs abgibt, und der externe Heizkörper eine Heißluftsaugbahn umfasst, die die Heißluft axial in die Richtung weg von dem dünnwandigen Rohr abzieht, nachdem die Heißluft die innere Wandoberfläche erwärmt; und eine weibliche Form (27), die den Halsbereich und den Schulterbereich bildet, wobei die weibliche Form mit der männlichen Form (16) des Rohrhalters zusammenwirkt, um das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs zusammen zu drücken, um den Halsbereich und den Schulterbereich durch Pressen zu bilden, gekennzeichnet durch einen Kühlbereich außerhalb des Heizbereichs mit einem ringförmigen Spalt dazwischen, wobei der Kühlbereich eine Kühloberfläche besitzt, die in Kontakt mit einer äußeren Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs ist, um die äußere Wandoberfläche zu kühlen, und durch eine Heißluftsaugbahn, entlang derer die Heißluft in axialer Richtung entlang dem ringförmigen Spalt und weg von dem dünnwandigen Rohr abgezogen wird, nachdem die Heißluft die innere Wandoberfläche erwärmt.
Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters nach Anspruch 8, bei der ferner eine Stechvorrichtung (29) zum Bilden eines Auslasses in dem Halsbereich vorgesehen ist, wenn der Halsbereich (5) und der Schulterbereich mit Hilfe der männlichen Form (16) des Rohrhalters und der weiblichen Form (27) hergestellt wird.
Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters nach Anspruch 8 oder 9, bei der der interne Heizkörper (23) einen ringförmigen Kühlbereich zum Kühlen der äußeren Wandoberfläche des vorderen Endes des dünnwandigen Rohrs, einen Heizbereich, der innerhalb des Kühlbereichs angeordnet ist, wobei ein ringförmiger Spalt dazwischen vorgesehen ist, und eine Heißluftsaugbahn, die in Verbindung mit dem ringförmigen Spalt zwischen dem Kühlbereich und dem Heizbereich steht, umfasst, das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs, das von dem Rohrhalter gehalten wird, in den ringförmigen Spalt zwischen dem Kühlbereich und dem Heizbereich eingeführt werden kann, und der Heizbereich mit einer Heißluftbahn und einer Heißluftabgabeöffnung an einer Position, die zum Kühlbereich hin gerichtet ist, vorgesehen ist, wobei das dünnwandige Rohr dazwischen angeordnet ist.
Vorrichtung zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der der externe Heizkörper einen ringförmigen Heizbereich, der mit einer Heißluftbahn darin vorgesehen ist, umfasst, das vordere Ende des dünnwandigen Rohrs, das von dem Rohrhalter gehalten wird, in das Innere des Heizbereichs eingeführt werden kann, eine Saugbahn mit der Innenseite des Heizbereichs verbunden wird, und der Heizbereich mit einer Heißluftabgabeöffnung an der inneren Wandoberfläche, die zum vorderen Ende des eingeführten dünnwandigen Rohrs hin gerichtet ist, vorgesehen ist.